загрузка...
-->
Архітектура ЕОМ PDF Печать E-mail

Архітектура ЕОМ

Архітектура ЕОМ
Під архітектурою ЕОМ прийнято розуміти ту сукупність їх характеристик, яка необхідна користувачу. Це, перш за все, основні пристрої і блоки ЕОМ, а також структура зв’язків між ними.
Найбільш загальні принципи побудови ЕОМ, які відносяться до архітектури:
- структура пам’яті ЕОМ;
- способи доступу до пам’яті і зовнішнім пристроям;
- можливість зміни конфігурації комп’ютера;
- система команд;
- формати даних;
- організація інтерфейсу.
Основи вчення про архітектуру обчислювальних машин заклав видатний американський математик Джон фон Нейман. Під час багатьох дискусій зі своїми колегами Г. Голдстайном і А. Берксом фон Нейман висловив ідею принципово нової ЕОМ. В1946 р. вчені розповіли свої принципи побудови обчислювальних машин. Автори продемонстрували переваги двійкової системи числення для технічної реалізації, зручність і простоту виконання в ній арифметичних і логічних операцій. В подальшому ЕОМ стали обробляти і нечислові види інформації – текстову, графічну, звукову та інші, але  двійкове кодування даних, як і раніше, складає інформаційну основу будь–якого комп’ютера.
Ще однією важливою ідеєю є запропонований фон Нейманом принцип “програми, яка зберігається.” Спочатку програма задавалася шляхом встановлення перемичок на комутаційній панелі. Це було дуже довгим заняттям: наприклад, для зміни програми машини ENІAC потрібно було декілька днів. Нейман першим здогадався, що програма може також зберігатися у вигляді набору нулів та одиниць. Відсутність принципової різниці між програмою і даними дало можливість ЕОМ самій формувати для себе програму у відповідності з результатами обчислень.
Фон Нейман не тільки висунув основні принципи логічної будови ЕОМ, а й запропонував її структуру, яка використовувалася на протязі двох поколінь ЕОМ. Основними блоками за Нейманом являються пристрій керування (ПК) і арифметико–логічний пристрій (АЛП), пам’ять, зовнішня пам’ять. пристрої введення і виведення. Потрібно відмітити, що зовнішня пам’ять відрізняється від пристроїв введення і виведення тим, що дані в неї заносяться у вигляді, зручному для комп’ютера, але недоступному для безпосереднього сприйняття людиною. Так, накопичувач на магнітних дисках відноситься до зовнішньої пам’яті, а клавіатура – пристрій введення, дисплей і друк – пристрої виведення.
Керуючий пристрій і арифметико–логічний пристрій в сучасних комп’ютерах об’єднані в один блок – процесор, який є перетворювачем інформації з пам’яті і зовнішніх пристроїв (кодування і декодування, виконання різних операцій і т. д.).
Пам’ять зберігає інформацію і програми. Запам’ятовуючий пристрій в сучасних комп’ютерах “багатоповерховий” і містить оперативний запам’ятовуючий пристрій (ОЗП), який зберігає ту інформацію, з якою комп’ютер працює безпосередньо в даний час, і зовнішні запам’ятовуючі пристрої (ЗЗП) значно більшої ємності, ніж ОЗП, але з суттєвим більш повільним доступом.
В побудованій по описаній схемі ЕОМ відбувається послідовне зчитування команд з пам’яті і їх виконання. Номер (адреса) чергової комірки пам’яті, з якої буде взята слідуючи команда програми, вказується спеціальним пристроєм – лічильником команд.
Поява третього покоління ЕОМ була зумовлена переходом від транзисторів до інтегральних мікросхем. Значні успіхи в мініатюризації електронних схем не просто досягли зменшення розмірів базових функціональних вузлів ЕОМ, а й створили передумови для суттєвого росту швидкодії процесора. Виникло суттєве протиріччя між великою швидкістю обробки інформації всередині машини і повільною роботою пристроїв введення–виведення. Процесор, який керував роботою зовнішніх пристроїв, значний час вимушений був простоювати в очікуванні інформації “із зовнішнього світу”, що суттєво знижувало б ефективність роботи всієї ЕОМ в цілому. Для вирішення цієї проблеми виникла тенденція до звільнення центрального процесора від функцій обміну і до передачі їх спеціальним електронним схемам керування роботою зовнішніх пристроїв. Такі схеми мали різні назви: канали обміну, процесори введення–виведення, периферійні процесори. Останнім часом все частіше використовується термін “контролер зовнішнього пристрою” (або просто контролер).
Контролер можна розглядати як спеціалізований процесор, який керує роботою “дорученого йому” зовнішнього пристрою по спеціальних вмонтованих програмах обміну. Такий процесор має особисту систему команд. Наприклад, контролер накопичувача на гнучких магнітних дисках вміє ставити головку на потрібну доріжку диска, зчитувати чи записувати сектор, форматувати доріжку і т. д. Результати виконання кожної операції заносяться до внутрішніх регістрів пам’яті контролера і можуть бути в подальшому прочитані центральним процесором. Отже, центральний процесор при необхідності провести обмін видає завдання на його виконання контролеру. Подальший обмін інформацією може проходити під керівництвом контролера без участі центрального процесора. Останній отримує можливість “займатися своїм ділом”, тобто, виконувати програму далі.
Для отримання на екрані стабільної картинки її потрібно десь зберігати. Для цього і існує відеопам’ять. Спочатку вмістиме відеопам’яті формується комп’ютером, а потім контролер пам’яті виводить зображення на екран. Об’єм  відеопам’яті суттєво залежить від характеру інформації (текстова чи графічна) і від числа кольорів зображення.
Оскільки процесор тепер перестав бути центром конструкції, стало можливим реалізовувати прямі зв’язки між пристроями ЕОМ. На практиці найчастіше використовують передачу даних із зовнішніх пристроїв в ОЗП і навпаки. Режим, при якому зовнішній пристрій обмінюється безпосередньо з ОЗП без участі центрального процесора, називається прямим доступом до пам’яті (ПДП). Для його реалізації потрібний спеціальний контролер. Доцільно відмітити, що ПДП на машинах першого і другого поколінь не існував.
При описі даної структури ми спрощено допускали, що всі пристрої взаємодіють через загальну шину. З точки зору архітектури цього цілком достатньо. Нагадаємо все ж, що на практиці така структура використовується тільки для ЕОМ з невеликою кількістю зовнішніх пристроїв. При збільшені потоків інформації між пристроями ЕОМ єдина магістраль пережується, що суттєво гальмує роботу комп’ютера. Тому до складу ЕОМ можуть вводитися одна чи декілька додаткових шин. Наприклад, одна шина може використовуватися для обміну з пам’яттю, інша – для зв’язку зі “швидкими”, а третя з “повільними” зовнішніми пристроями. Потрібно відмітити, що вмсокошвидкісна шина даних ОЗП обов’язково потрібна при наявності режиму ПДП.
Ще однією особливістю розвитку сучасних комп’ютерів являється прискорений розвиток міжкомп’ютерних  комунікацій. Все більша кількість комп’ютерів об’єднуються в мережі і обробляють потрібну інформацію разом.
Отже, внутрішня структура обчислювальної техніки постійно удосконалювалась і буде удосконалюватись. Структура ЕОМ може гнучко змінюватися по мірі необхідності. Тим не менше, існує поняття базової структури, яку рахують типовою. В такому комплекті комп’ютер звичайно поставляється. Поняття базової структури може змінюватися. В даний час в базовій структурі розглядаються чотири пристрої:
 системний блок;
 монітор;
 клавіатуру;
 мишу.
Системний блок являє собою вузол, всередині якого встановлені найбільш важливі компоненти. Пристрої, які знаходяться всередині комп’ютера називаються внутрішніми, а пристрої, які підключаються до нього ззовні, називають зовнішніми. Зовнішні додаткові пристрої, призначені для введення, виведення і тривалого зберігання даних, також називають периферійними.
По зовнішньому вигляді блоки відрізняються формою корпуса. Корпуси можуть бути в горизонтальному та вертикальному виконані. Корпуси, у вертикальному виконані, розрізняють по габаритах: повнорозмірний, середньорозмірний та малорозмірний. Серед корпусів у горизонтальному виконані виділяють плоскі та особливо плоскі.
Крім форми, для корпуса важливим є параметр, який називають форм–фактором. Від нього залежать вимоги до розміщених пристроїв. В теперішній час використовуються корпуса двох форм–факторів: AT і ATX. Форм–фактор корпуса повинен бути обов’язково погодженим з форм–фактором головної (системної) плати комп’ютера, яка називається материнською платою.
Монітор – пристрій візуального представлення даних. Це не єдиний можливий, але головний пристрій виведення. Його основними користувацькими параметрами являються: розмір і крок маски екрана, максимальна частота регенерації зображення, клас захисту.
Розмір монітора вимірюється між протилежними кутами трубки кінескопа по діагоналі. Одиниці вимірювання – дюйми. В наш час найбільш універсальними являються монітори розміром 15 і 17 дюймів, а для операцій з графікою більш бажані монітори розміром 19 – 21 дюйм.
Зображення на екрані монітора отримується в результаті опромінення люмінофорного покриття направленим пучком електронів, розігнаних в вакуумній колбі. Для отримання кольорового зображення люмінофорне покриття має точки чи смуги трьох типів, Які світяться червоним, зеленим та синім кольором. Щоб на екрані всі три промені сходились в одну точку і зображення було чітким, перед люмінофором ставлять маску – панель з регулярно розміщеними отворами чи щілинами. Частина моніторів має маску з вертикальних дротиків, що підвищує яскравість і насиченість зображення. Чим менший крок між отворами чи щілинами (крок маски), тим чіткіше і точніше буде отримане зображення. Крок маски вимірюють в долях міліметра. В наш час найбільш поширеними є монітори з кроком маски 0,25 – 0,27 мм.
Частота регенерації (оновлення) зображення показує, скільки раз на протязі секунди монітор може повністю змінити зображення (також її називають частотою кадрів). Її вимірюють в герцах (Гц). Мінімальним вважають значення частоти регенерації 75 Гц, нормативним – 85 Гц і комфортним – 100 Гц і більше.
Клас захисту монітора визначається стандартом, якому відповідає монітор з точки зору вимог техніки безпеки.
Клавіатура – клавішний пристрій керування персональним комп’ютером. Призначений для введення алфавітно–цифрових (знакових) даних, а також команд управління. Комбінація монітора і клавіатури забезпечує найпростіший інтерфейс користувача.
Стандартна клавіатура має більше ста клавіш, що функціонально розділені на декілька груп: алфавітно–цифрові клавіші, група функціональних клавіш, службові клавіші, клавіші управління курсором, група клавіш додаткової панелі.
Миша – пристрій керування маніпуляторного типу. Являє собою плоску коробочку з двома – трьома кнопками. Переміщення миші по плоскій поверхні синхронізовано з переміщенням графічного об’єкта (вказівника миші) на екрані монітора.
Комбінація монітора і миші забезпечує найбільш сучасний тип інтерфейсу користувача, який називається графічним. Користувач спостерігає на екрані графічні об’єкти і елементи управління. З допомогою миші він змінює властивості об’єктів і приводить в дію елементи управління комп’ютерною системою, а з допомогою монітора отримує від неї відгук в графічному вигляді.
Стандартна миша має тільки дві кнопки, хоча існують нестандартні миші з трьома кнопками чи з двома кнопками і з регулятором, який може обертатися.
Кожна програма складається з окремих машинних команд. Кожна машинна команда, в свою чергу, ділиться на ряд елементарних складових частин, які прийнято називати тактами. В залежності від складності команди вона може бути реалізована за різну кількість тактів. Наприклад, пересилання інформації з одного внутрішнього регістра процесора в інший виконується за декілька тактів, а для множення двох цілих чисел їх потрібно на порядок більше.
При виконані кожної команди ЕОМ виконує визначені стандартні дії:
1)  згідно з вмістимим лічильника адреси команд, зчитується чергова команда програми (її код звичайно заноситься на зберігання в спеціальний регістр ПК, який носить назву регістра команд);
2)  лічильник команд автоматично змінюється так, щоб в ньому містилась адреса наступної команди (в найпростішому випадку для цієї мети достатньо до поточного значення лічильника додати деяку константу, яка визначається довжиною команди);
3) зчитана в регістр команд операція розшифровується, дістаються необхідні дані і над ними виконуються потрібні дії.
Потім у всіх випадках, за виключенням команди зупинки чи початку переривань, всі описані дії циклічно повторюються.
Після вибору команди зупинка ЕОМ закінчує обробку програми. Для виходу з цього стану потрібно або запит від зовнішніх пристроїв, або перезапуск машини.
Розглянутий основний алгоритм роботи ЕОМ дозволяє крок за кроком виконувати лінійну програму, яка зберігається в ОЗП. Якщо ж потрібно змінити порядок обчислень для реалізації розгалуження або циклу, достатньо в лічильник команд занести потрібну адресу (саме так відбувається умовний чи безумовний перехід).
Поняття запам'ятовуючого пристрою. Пам'ять ЕОМ
Запам'ятовуючий пристрій (ЗП) призначений для прийому інформації з інших пристроїв, її запам'ятовування, а також видавання необхідної інформації в інші пристрої машини.
Пам'ять будь–якої ЕОМ традиційно складається з двох частин – оперативної та зовнішньої. В оперативну пам'ять можна швидко записати інформацію і швидко її звідти взяти.
До оперативної пам'яті висувається дві основні вимоги: швидкодія і великій об’єм. Вони технічно протирічать одна одній, тому важко створювати пам'ять машини, яка б за двома цими параметрами задовольняла би користувачів ЕОМ.
Швидкодія сучасної ЕОМ в більшості випадків складає 100 нс– 10 мкс при ємності від сотень кілобайтів до десятків мегабайтів.
Ємність пам'яті (об’єм запам'ятовуючого пристрою) – максимальна кількість одиниць даних або кількість комірок, яка може одночасно міститися в запам'ятовуючому пристрої. В мікрокомп'ютерах елементом пам'яті є байт – одиниця пам'яті, що може містити послідовність з 8 двійкових розрядів, або бітів (від bіnary dіgіt– двійковий розряд).
Таким чином, основна пам'ять мікрокомп'ютера складається з комірок, кожна з яких відповідає одному байту. Така структура подібна до полиці складу, що складається з однакових за розміром комірок для зберігання різноманітних предметів. Для того щоб можна було б при звертанні до основної пам'яті відрізняти одну комірку від іншої, кожен її байт має універсальну адресу, що являє собою ціле число без знаку. Адресація байтів пам'яті завжди починається з нуля і продовжується без пропусків до деякого максимального значення, що залежить від типу мікрокомп'ютера. Раніше персональні комп'ютери могли працювати лише з 64 Кб пам'яті. На початку 80–х років фірма ІBM встановила більший бар’єр – 640 Кбайт. Цей об’єм і зараз складає стандартну (convеntіonal) або DOS– пам'ять, яку ще називають нижньою DOS–пам’яттю.
Оперативна пам'ять комп'ютера ІBM PC з процесором Іntеl–8088 або Іntеl–8086 може мати розмір не більше 1 Мбайта, оскільки ці мікропроцесори можуть звертатися не більше, як до 1 Мбайта пам'яті. Ця пам'ять поділяється на дві частини. Перші 640 Кбайт пам'яті можуть використовуватись прикладними програмами і операційною системою. Решта адрес пам'яті ("верхня пам'ять") зарезервовано для службових цілей: – для зберігання частини операційної системи DOS, яка забезпечує тестування комп'ютера, початкове завантаження операційної системи, а також виконання основних низькорівневих послуг введення–виведення; – для передачі зображення на екран; – для зберігання різних розширень операційної системи, які постачаються разом з додатковими пристроями комп'ютера.
Цю пам'ять ще називають зарезервованою або постійною. Спочатку вона використовувалась під чіпи ROM і спеціальні інструкції, що керували різними компонентами комп'ютера. Об’єм верхньої пам'яті 384 Кбайт. Разом з 640 Кбайт стандартної пам'яті це складає 1024 Кбайт, або 1 Мбайт. Ось яка кількість пам'яті була доступна першим ІBM PC. Оскільки всі наступні ПК вироблялись сумісними з першими моделями, то це обмеження справедливе і для них: 640 Кбайт стандартної і 384 Кбайт верхньої пам'яті. Разом оперативна і постійна пам'ять складає основну пам'ять.
Максимально можлива адреса байта основної пам'яті завжди обмежена. Це пояснюється тим, що, по–перше, фізично не можливо мати пам'ять необмеженого об’єму і, по–друге в мікрокомп'ютері для формування адреси потрібного байта пам'яті використовується регістр з фіксованим числом двійкових розрядів, тобто обмеженою довжиною адреси.
Адресний простір комп'ютерів ІBM PC, ІBM PC XT на базі мікропроцесорів Іntеl 8086, а також Іntеl 8088, а також ІBM PC AT на базі мікропроцесорів Іntеl 80286, Іntеl 80386, Іntеl 80486 при роботі їх в реальному режимі являє собою одномірний масив байтів, кожен з яких має 20–розрядну фізичну адресу. 20–розрядне значення фізичної адреси однозначно ідентифікує положення кожного байта в просторі пам'яті 1 Мбайт. Розширена і додаткова пам'ять
Дуже швидко з'ясувалося, що для багатьох програм ємності стандартної пам'яті мало. До того ж з цих 640 Кбайт до 100 Кбайт можуть займати DOS та різні системні програми. Ця проблема була вирішена, коли для використання ІBM PC було розроблено розширену (еxtеndеd) да додаткову (еxpandеd) пам'ять.
Для подолання "бар’єру 640 Кбайт" на початку 80–х років деякі фірми–виробники обладнання для комп'ютерів почали випускати плати розширення пам'яті (mеmory еxtеnsіon cards), що містять додаткові блоки пам'яті. Доступ до ціeї додаткової пам'яті (еxpandеd mеmory) здійснюється за допомогою спеціальної програми – драйвера керування додатковою пам’яттю (еxpandеd mеmory managеr ЕMM). Для забезпечення сумісності цих програм фірмами Lotus, Іntеl, Mіcrosoft було розроблено стандарт–специфікацію додаткової пам'яті (еxpandеd mеmory spеcіfіcatіon ЕMS). Максимальний об’єм додаткової пам'яті за 4–тою версією цієї специфікації – LІM ЕMS 4.0. складає 32 Мбайта.
Інша можливість збільшення розміру доступної програмам оперативної пам'яті з'явилась в 1982 р., коли фірма Іntеl почала випускати мікропроцесори Іntеl–80286. Ці та наступні мікропроцесори (80386, 80486) забезпечують сумісність з Іntеl–8088, але можуть також безпосередньо працювати з оперативною пам’яттю більшого розміру, ніж 1 Мбайт. В режимі сумісності з Іntеl 8088 – цей режим називається звичайним (rеal modе) – програмам, як і на ІBM PC XT, доступні лише 640 Кбайт пам'яті. Але ці процесори мають і інші режими роботи – захищений (protеctеd modе) і віртуальний 8086 (vіrtual 8086 modе – тільки для процесорів 80836 та 80486). В захищеному режимі мікропроцесорів Іntеl–80286, 80386 SX і 80486 SX (24–адресна шина) можуть безпосередньо зберігатися до 16 Мбайт пам'яті, а Іntеl–80386 і Іntеl–80486 (32–розрядна адресна шина) – до 4 Гбайт. Частина оперативної пам'яті в комп'ютерах з цими мікропроцесорами понад першого мегабайта, доступного в реальному режимі, називається розширеною пам'яттю (еxtеndеd mеmory).
MS–DOS до версії 6.0. включно не підтримує захищеного режиму, тому розширена пам'ять (вище 1 Мбайт) використовується під віртуальний диск, кеш для вінчестера або буфер для друку. Оскільки переривання MS–DOS працюють тільки в реальному режимі, то для роботи з розширеною пам'яттю процесор повинен переходити з реального в захищений режим і навпаки (назад). Ця операція легко реалізується в процесорах 80386/80486 і дещо важче в мікропроцесорі 80286 (на перехід з режиму в режим для мікропроцесора 80286 витрачається за звичаєм мілісекунди).
Нажаль, більшість встановлених в країні комп'ютерів, мають недостатній за сучасними вимогами об’єм оперативної пам'яті.
Це може призвести до великих проблем у найближчому майбутньому, оскільки нові версії багатьох програм, що використовуються не будуть працювати на таких комп'ютерах. Крім того, багато програм на комп'ютерах з 1 Мбайт або 640 Кбайт пам'яті працюють повільніше (іноді – значно повільніше), ніж при наявності 2–4 Мбайт пам'яті. Такими програмами є , зокрема, практично всі системи управління базами даних.
На щастя, для забезпечення більшої кількості оперативної пам'яті не потрібно купляти новий комп'ютер – можна добавити потрібну кількість пам'яті до наявного комп'ютера. Краще всього, якщо на системній платі комп'ютера залишились вільні гнізда для встановлення мікросхем пам'яті (більшість системних плат комп'ютерів АТ/286 і 386 дозволяє розширення до 2 або 4 Мбайт пам'яті) – тоді туди потрібно просто вставити потрібні мікросхеми пам'яті. Якщо ж вільних гнізд для мікросхем немає, то необхідно придбати плату розширення пам'яті і встановити її в вільний роз'єм системної шини. Це вийде дорожче (потрібна додаткова плата), а пам'ять буде працювати повільніше (звернення до неї здійснюється через шину), тому встановлювати додаткову плату слід тоді, коли можливості додаткових мікросхем вже вичерпані.
Кеш–пам'ять
Для достатньо швидких комп'ютерів (наприклад на основі Іntеl–80386 або Іntеl–80486) необхідно забезпечити швидкий доступ до оперативної пам'яті, інакше мікропроцесор буде простоювати і швидкодія комп'ютера зменшиться. Для цього такі комп'ютери оздоблюють кеш–пам'яттю, тобто "надоперативною" пам’яттю відносно невеликого об’єму (традиційно від 64 до 256 Кбайт), в якій містяться найчастіше використовувані ділянки оперативної пам'яті. Кеш-пам’ять розташована "між" мікропроцесором і оперативною пам’яттю, і при звернені мікропроцесора до пам'яті спочатку відбувається пошук потрібних даних в кеш–пам'яті. Оскільки час доступу до кеш–пам'яті в кілька разів менший ніж стандартної пам'яті, а в більшості випадків необхідні мікропроцесору дані містяться в кеш–пам'яті, середній час доступу до пам'яті зменшується. Для комп'ютерів на основі Іntеl–80386 DH або 80486 SX розмір кеш–пам'яті в 64 Кбайт задовільний, 128 Кбайт достатній. Комп'ютери на основі Іntel– 80486 DH і DX2 оздоблюються кеш-пам’яттю 256 Кбайт.
Надоперативна пам'ять в сучасних ЕОМ реалізується на швидкодіючих біполярних великих інтегральних схемах. пам'яттю, і при звернені мікропроцесора до пам'яті спочатку відбувається пошук потрібних даних в кеш–пам'яті. Оскільки час доступу до кеш–пам'яті в кілька разів менший ніж стандартної пам'яті, а в більшості випадків необхідні мікропроцесору дані містяться в кеш–пам'яті, середній час доступу до пам'яті зменшується. Для комп'ютерів на основі Іntеl–80386 DH або 80486 SX розмір кеш–пам'яті в 64 Кбайт задовільний, 128 Кбайт достатній. Комп'ютери на основі Іntel– 80486 DH і DX2 оздоблюються кеш-пам’яттю 256 Кбайт.
Будова основної пам'яті
Основна пам'ять комп'ютера реалізується на основі дій тригерів – пристроїв, здатних запам'ятати інформацію об’ємом 1 біт. Прикладом тригера може бути вимикач настільної лампи. Вихідна інформація цього пристрою (горить чи ні лампа) залежить не тільки від вхідної інформації (чи є напруга у розетці), але й від передісторії (чи був попередньо ввімкнений вмикач). Такий найпростіший тригер, побудований на механічних принципах і має два стани – увімкнено і вимкнено, тобто зберігає інформацію 1 біт.
Сучасна інтегральна мікроелектроніка дозволяє виготовляти в кристалі кремнію розміром менше квадратного сантиметра десятки і сотні тисяч тригерів. Такі тригери, побудовані на тих же принципах, що й простіші логічні елементи. Такі кристали, поміщені в пластиковий корпус, оснащений металевими виводами для подачі вхідної інформації, електроживлення і зняття вихідної інформації. Двійкова інформація ("0" і "1") в таких мікросхемах позначаються відповідно низькою та високою напругою або струмом ("1"– +5 Вольт, а "0" – біля 0 Вольт).
Як відомо, мікропроцесор працює не з окремими бітами, а з їх набором (машинним словом), який, в залежності від моделі мікропроцесора, складається з 8,16 або 32 біт. Тому для ПЕОМ зручні пристрої для зберігання інформації, що також працюють з машинним словом. Такі пристрої легко отримати, використовуючи відповідну кількість тригерів (8,16 або 32). Саме таким чином влаштовані різноманітні регістри мікропроцесора.
Окрім регістрів, що містяться в самому мікропроцесорі, йому потрібні ще пристрої пам'яті для зберігання порівняно великих об’ємів інформації. Можна провести таку аналогію: внутрішні регістри мікропроцесора – це невеликий папірець, на якому Ви робите швидкі тимчасові нотатки, окрім цього Вам потрібний "зошит для чернеток", в якому можна зберігати більш довгі нотатки, але робота з ним буде дещо повільніша. Саме ОЗП в мікроЕОМ нагадують такий зошит. Ємність цієї пам'яті визначається ємністю і кількістю мікросхем ОЗП, вмонтованих на платах системного та додаткового модулів пам'яті.
Оперативна пам'ять на відміну від ПЗП дозволяє не лише зчитування з неї даних, а й запис, але при вимкнені електроживлення комп'ютера дані, які зберігались в ОЗП, знищуються.
Мікросхеми постійної пам'яті встановлюються в платі системного модуля, тобто на материнській платі. Дані записуються в мікросхеми ПЗП при виробленні комп'ютера і зберігаються в них незмінними.
Більшість сучасних мікросхем ПЗП у випадку необхідності допускають можливість перезапису. Цей процес здійснюється за допомогою спеціального пристрою – програматора ПЗП. Якщо ПЗП будуються на базі діодних елементів, то вони не допускають можливості перезапису, а якщо замість діодів в ПЗП використовують транзистори, що працюють в режимі діодів, то це дозволяє здійснювати напівпостійні (програмовані) запам'ятовуючи пристрої (НПЗП), в яких можна змінювати записану інформацію.
Ми вже говорили, що у функції програм, що зберігається в постійній пам'яті, входить перевірка працездатності основних схем і пристроїв, приведення їх в початкове положення і завантаження ОС. Крім того деякі дешеві комп’ютери, які мають навчальну орієнтацію, можуть мати в ПЗП записаний інтерпретатор якоїсь мови програмування (наприклад, Бейсік), який зразу після вмикання комп'ютера стає доступним користувачу без додаткових дій з його боку.
Раніше основна пам'ять виконувалась на основі магнітних барабанів, ліній затримки, спеціальних електронно–променевих трубок. В подальшому основним елементом пам'яті стали малогабаритні феритні осердя з прямокутною петлею гістерезісу. В останні роки на зміну їм прийшли напівпровідникові запам'ятовуючі елементи в інтегральному виконанні.
Помітимо, що поряд із вдосконаленням електронних логічних елементів і схем, ведеться розробка елементів, що використовують інші фізичні процеси. Існують оптичні логічні елементи, в яких замість електричних сигналів застосовуються спалахи світла. Логічні елементи з’єднуються "світловодами" – гнучкими трубками, по яким розповсюджується світло.
Відомі приклади успішного практичного використання складних логічних пристроїв з елементами пневматичного принципу дії. В газопроводах, що з’єднують такі елементи, тече який–небудь інертний газ.
Використання різноманітних за фізичним принципом дії елементів практично дуже важливо. Відомо, наприклад, що в шахтах можуть накопичуватись вибухонебезпечні гази і тому там не можна використовувати електромагнітні або електронні пристрої.
Обчислювальні машини електронного принципу дії дуже чутливі до "перешкод" у вигляді електричних розрядів. Машинам оптичного принципу дії такі "перешкоди" не завадять.
Пошук нових принципів, на яких можна створювати вузли і елементи, продовжується.
Архітектура мікропроцесорів
Мікропроцесор – це процесор, виконаний на одній або декількох великих інтегральних (електронних) схемах, який виконує всі обчислення і обробку інформації. Мікропроцесор вміє виконувати сотні різних операцій і робить це зі швидкістю в декілька десятків і навіть сотень мільйонів операцій в секунду. В комп’ютерах типу ІВМ РС використовуються мікропроцесори інших фірм (AMD, Cyrіx, ІBM  та ін.)
За звичаєм мікропроцесор складається з таких блоків: арифметико – логічного, керування, внутрішніх регістрів, а також інтерфейсних засобів, що забезпечують зв’язок перелічених блоків між собою та зовнішніми пристроями. Мікропроцесор забезпечує виконання арифметичних операцій, заданих програмою в машинному коді; тип мікропроцесора визначає внутрішню структуру мікро ЕОМ. Швидкість його роботи визначає швидкодію комп’ютера.
У 1959 р. інженери фірми "Texas Іnstruments" розробили спосіб, як розмістити всередині одного напівпровідникового кристалу декілька транзисторів і з’єднати їх між собою – народилася перша інтегральна мікросхема (ІМС). Порівняно з функціонально тими ж пристроями, зібраними з окремих транзисторів, резисторів і т. д., ІМС володіє значними перевагами: меншими габаритами, більш високою надійністю і т.п.
Перші мікропроцесори (МП) виникли зовсім не для мініатюризації ЕОМ, а з метою створення більш дешевої логічної мікросхеми, яка легко адаптується до бажань користувача.
Історія створення першого в світі мікропроцесора є досить повчальною. Влітку 1969 р. японська фірма "Busіcom", яка розробляла нове сімейство калькуляторів, звернулась по допомогу у фірму "Іntel". До того часу "Іntel" проіснувала всього біля року, але вже тоді проявила себе створенням найбільш ємнісної на той час мікросхеми пам’яті. Фірмі "Busіcom" як раз і потрібно було виготовити мікросхеми, які містять декілька тисяч транзисторів. Для реалізації спільного проекту був залучений інженер фірми "Іntel" М.Хофф. Він ознайомився з розробками "Busіcom" і запропонував альтернативну ідею: замість 12 складних спеціалізованих мікросхем створити єдину універсальну – мікропроцесор. Проект Хоффа переміг і фірма "Іntel"  отримала контракт на виробництво першого в світі мікропроцесора.
Але практична реалізація  ідеї виявилась справою непростою. На початку 1970 р. до роботи підключився Ф.Фаджін, який за 9 місяців довів  процесор  від опису до кристалу. 15 листопада 1971 р.  "Іntel 4004" – так назвали процесор – був представлений громадськості.
У квітні 1974 р. компанія "Іntel" здійснила новий якісний крок: її виріб з маркою "Іntel 8080" став першим в світі мікропроцесором, схожим на “справжню” обчислювальну машину.
Подальший розвиток відбувався з фантастичною швидкістю. За десятиліття був пройдений шлях від винаходу 4–розрядного МП до достатньо складної 32–розрядної архітектури. Було ліквідовано відставання мікропроцесорної техніки від звичайних ЕОМ і почалось інтенсивне витіснення останніх (усі ЕОМ четвертого покоління зібрані на базі того чи іншого мікропроцесора!). Для ілюстрації вкажемо, що перший МП 4004 містив 2200 транзисторів, МП 8080 – 4800, МП "Іntel 80486" – близько 1,2 мільйона, а сучасний “Pentіum” – близько 3 мільйонів!
Піонер в створенні процесорних мікросхем фірма "Іntel" як і раніше зберігає свої лідируючі позиції в цій області. Її програмно–сумісне сімейство МП (16–розрядні 8086, 80286 і 32–розрядні 80386, 80486, “Pentіum”) являються “мозком” значної частини комп’ютерів, які використовуються.
Другу гілку мікропроцесорного сімейства утворюють МП фірми: її вироби працюють в відомих комп’ютерах “Apple”, а також в більш простих “Atarі”, “Commandor”, “Amіga” та ін. Процесори не гірші, а іноді навіть помітно кращі виготовлених компанією "Іntel".
В1993 р. фірма “Motorola” спільно з ІBM і “Apple” розробила новий процесор “PowerPC”. Цей процесор має дуже хороші технічні характеристики, але саме головне в ньому – він може емалювати роботу комп’ютерів і “Apple”, і ІBM.
Закінчуючи короткий історичний екскурс, попробуємо визначити деякі нові напрямки розвитку МП в близькому майбутньому. Характерною ознакою останніх моделей процесорів являється можливість роботи в багатозадачному режимі, який фактично став нормою для сучасних ЕОМ. Розвивається RІSC–архітектура мікропроцесорів (процесори з мінімальним числом команд). Такий МП працює надзвичайно швидко і може виконати будь–яку команду за один машинний такт, в той час, коли на виконання простої операції потрібно 4 – 5 тактів. Яскравим прикладом досягнень RІSC–архітектури являється вже згаданий процесор “PowerPC”. Доцільно підкреслити, що успіхи RІSС–підходу надають суттєвий вплив і на конструювання CІSC–процесорів (процесори з повним набором команд). Так, суттєве прискорення класичних CІSC МП старших моделей сімейства “Іntel” досягається за рахунок конвеєрного виконання команд, запозиченого з RІSC МП.
Основні функції мікропроцесора:
  вибір команд з ОЗП;
 декодування команд (тобто визначення призначення команди, способу її виконання і адреси операндів);
 виконання операцій, які закодовані в командах;
 керування  пересилкою інформації між своїми внутрішніми регістрами, оперативною пам’яттю і зовнішніми (периферійними) пристроями;
 обробка внутрішньопроцесорних і програмних переривань;
 обробка сигналів від зовнішніх пристроїв та реалізація відповідних переривань;
 керування різноманітними пристроями, які входять до складу комп’ютера.
Внутрішня будова мікропроцесорів дуже складна (згадаємо три мільйона транзисторів в “Pentіum”). Навіть якщо спробувати розглянути найбільш загальну схему основних функціональних вузлів, і то отримаємо досить складну картину. Потрібно признати недоцільність для користувача (і навіть, можливо, для програміста) вивчення інженерних деталей процесора сучасної ЕОМ.
Обговорення внутрішніх регістрів розпочнемо з найбільш важливих: лічильника адреси команд, вказівник стеку і регістра стану. Існування лічильника адреси команд, як було згадано вище, було запропоновано в роботах фон Неймана. Роль лічильника полягає в збереженні адреси чергової команди програми і автоматичному визначені адреси наступної. Завдяки присутності програмного лічильника в ЕОМ реалізується основний цикл виконання послідовно розміщених команд програми.
У вказівнику стека зберігається адреса початку спеціальним чином утворюваної ділянки пам’яті стеку; роль вказівника стеку достатньо велика.
Нарешті, регістр стану процесора. Для різних МП він може називатися по–різному, але суть його завжди одна: в цьому регістрі зберігаються дані про поточні режими роботи процесора. Сюди поміщається інформація про результати виконання команд, наприклад, дорівнює чи результат нулеві, чи від’ємний він, чи не виникли помилки в ході операції і т.п. Вміст регістра стану МП завжди намагається зберегти в першу чергу зразу ж після значення командного лічильника.
Крім розглянутих вище, кожний МП має набір робочих регістрів, в яких зберігаються поточні оброблювані дані чи їх адреси в ОЗП. В деяких процесорів регістри функціонально рівноцінні, в інших призначення регістрів досить жорстко назначається. В цьому випадку виділяється особливий регістр, який називають акумулятором: в ньому виконуються всі основні операції і зберігається їх результат.
Розрядність регістрів МП суттєво впливає на можливості всієї ЕОМ. Тому уточнимо поняття “розрядність ЕОМ”. Воно включає:
 розрядність внутрішніх регістрів мікропроцесора (m);
 розрядність шини даних (n);
 розрядність шини адреси (k).
Дані поступають з ОЗП в регістри процесора і навпаки по шині даних; по шині адреси передається інформація про місце зберігання даних в ОЗП. Розрядності цих шин можуть не співпадати: наприклад, згаданий вище МП “Іntel 8088” характеризувався значенням m/n/k=16/8/20. Коли говорять, не вникаючи в деталі, “16–розрядна ЕОМ”, то мають на увазі значення m. Оскільки об’єм адресного простору ОЗП, який контролюється МП, рівний 2k, то зрозумілим є устремління збільшити розрядність шини адреси.
При обміні інформацією з пам’яттю процесор звертається до комірок ОЗП по їх номерах (адресах). Способи задання потрібних адрес в командах ЕОМ прийнято називати методом адресації. Від видів і різноманіття методів адресації суттєво залежить ефективність роботи програми з даними, особливо якщо останні організовані у визначену структуру.
Для того, щоб процесор міг дістати дані з комірки ОЗП чи помістити їх туди, необхідно десь задати потрібну адресу. Якщо адреса знаходиться в самій команді, то ми маємо справу з прямою адресацією. Оскільки при подібному способі досить сильно зростає довжина команди, то, для того, щоб не допустити цей неприємний ефект, при зверненні до ОЗП процесор використовує метод непрямої адресації. Ідея полягає в тому, що адреса пам’яті попередньо заноситься в один з регістрів МП, а в команді міститься лише посилання на цей регістр.
Базова адреса зберігається в одному з регістрів МП і є початковою точкою масиву даних. Зміщення може бути як деякою константою, так і вмістимим іншого регістра. Часто такий спосіб доступу до ОЗП називають індексним, так як це схоже на знаходження елемента в одновимірному масиві по його індексу.
Методи  адресації можуть бути і більш екзотичними. Відомий, наприклад, сегментний спосіб, прийнятий в процесорах фірми “Іntel”. Даний спосіб був запропонований для першого 16–розрядного МП8086 для того, щоб, використовуючи 16–розрядні регістри, можна було отримати 20–розрядну адресу і тим самим розширити об’єм ОЗП з 64 кбайт до 1 Мбайта. Суть методу полягає в тому, що адреса ОЗП обчислюється як сума двох чисел (сегмента і зміщення), причому одне з них зсунуте вліво на 4 двійкових розряда, тобто, помножене на 16.
Стек – це неявний спосіб адресації, при якому інформація записується і зчитується тільки послідовним чином з використанням, так званого, вказівника стеку. Стек завжди має єдиний вхід і вихід інформації – для зберігання його адреси потрібний вказівник стеку.
Потрібно звернути увагу на те, що та інформація, яка заноситься в стек першою, відновлюється останньою і навпаки. Взагалі про організацію стека говорять: “прийшов першим – пішов останнім”.
Цікаво, що зі стековим способом організації ми маємо справу в житті значно частіше, ніж це може здатися на перший погляд. По–перше, дисципліні “прийшов першим – пішов останнім” підкоряються дужки в арифметичних виразах: першою завжди закривається “сама внутрішня”, тобто, як раз остання дужка. Хто знайомий з програмуванням на будь–якій алгоритмічній мові, то легко знайде ще два приклади: вкладені цикли і підпрограми.
Стековий спосіб організації ОЗП використовується в обчислювальній техніці досить широко. На апаратному рівні процесор “навчений” зберігати в стеці поточну адресу програми при виконані команди переходу з поверненням, тобто, при виклику підпрограми. Часто програма попередньо заносить в той же самий стек необхідні для підпрограми параметри: так реалізується, наприклад, виклик процедур і функцій з параметрами на мові “Паскаль”.
Важливу роль в роботі сучасного комп’ютера відіграють переривання. Вони завжди порушують звичайний хід виконання програми для здійснення невідкладних дій, зв’язаних, наприклад, з реакцією на натискування кнопки миші або збій в мережі електроживлення.
Явища, які викликають переривання, можна розділити на дві групи: фатальні та нефатальні. На фатальні процесор може реагувати єдиним способом: перервати виконання програми, проаналізувати явище і прийняти відповідні міри (найчастіше – повідомити причину переривання користувачеві і очікувати його реакції). Однак часто з зупинкою програми можна зачекати: запам’ятати, що переривання було, і продовжувати виконувати програму. Наприклад, додавання з переповненням розрядної сітки – фатальне явище, після якого зупинка обов’язкова; спроба виведення на принтер, не готовий до прийому інформації, може бути відкладена (з збереженням цієї інформації).
Основні види переривань – внутрішньопроцесорні переривання і переривання від зовнішніх пристроїв. Перші пов’язані з виникненням неподоланної перешкоди при виконані програм. Причин може бути багато: з пам’яті вибрана команда з неіснуючим кодом чи адресою, в ході виконання команди виникло переповнення розрядної сітки ЕОМ чи відбулась спроба запису в оперативну пам’ять, відведену для іншої задачі. В більшості подібних випадків подальше виконання програми являється неможливим і керування передається системі, котра обслуговує проходження задач, і яка і приймає міри по обробці всієї нештатної ситуації.
Переривання другої групи виникають за потребою якого–небудь з багаточисельних зовнішніх пристроїв. Таке явище взагалі не приводить до фатального завершення задачі, навпаки, це цілком нормальна ситуація. Тому при такому переривані МП приймає міри для того, щоб забезпечити подальше виконання програми: запам’ятовує в стеці поточне значення лічильника команд і вміст регістра стану. Потім відбувається перехід на підпрограму обробки даного переривання. Після її виконання процесор відновлює з стека значення своїх регістрів і продовжує виконання перерваної програми.
Доцільно відмітити, що термін “переривання” часто використовується ще в одному значені. Мова йде про, так звані, програмні переривання. Наприклад, для ІBM–сумісних комп’ютерів існують багаточисельні команди переривань ІNT з самими різноманітними номерами. Потрібно розуміти, що ІNT – це одна з інструкцій процесора; щоб вона запрацювала, її код повинен міститися в програмі. В протиріччя цьому, “справжні” переривання виникають апаратно і не потребують існування яких–небудь спеціальних команд в тексті програми, яка переривається.
До програмних відносяться і міжмашинні переривання, які виникають в локальній мережі при обміні інформацією між комп’ютерами.
Заборона нефатального переривання називається маскуванням; маскування задається програмістом чи системною програмною. Робиться це або з допомогою встановлення виду бітового поля в спеціальному  регістрі маски переривань, в якому значення розрядів (0 чи 1) пов’язані відповідно з відсутністю чи існуванням маскування закріпленого за цим розрядом переривання, або з аналогічним використанням розрядів регістра стану процесора.
Для розпізнання джерела переривання аналізуються деякі стани регістра стану процесора, стан зовнішніх пристроїв і т. д. Для запам’ятовування стану перерваної програми найчастіше використовується стек. Крім того, стек використовується процесором як для організації механізму переривань, так і для обробки звертання до підпрограми, передачі параметрів і тимчасового зберігання даних.
Призначення програми обробки – зрозуміти і в зручній для користувача формі вивести (найчастіше на екран) повідомлення про причину переривань та іноді дати поради по можливій реакції на цю причину.
Розглянемо тепер, як МП може прийняти дані і передати їх до зовнішніх пристроїв. Спосіб розв’язання цієї задачі залежить від конструкції ЕОМ.
1) пристрої введення–виведення включаються в загальний адресний простір;
2) пристрої введення–виведення мають власний адресний простір.
В першому випадку при звернені до визначених адрес пам’яті замість обміну з ОЗП виникає апаратне підключення того чи іншого зовнішнього пристрою. При цьому для “діалогу” з зовнішніми пристроями і з пам’яттю використовуються одні і ті ж команди МП, хоча, звичайно, обмін з зовнішнім пристроєм проходить по більш складному протоколу, ніж з пам’яттю.
В другому випадку зовнішні пристрої утворюють адресний простір, взагалі значно менший, ніж в ОЗП. Кожна комірка цього додаткового простору називається портом. Кожному зовнішньому пристрою взагалі відповідає декілька портів з послідовними адресами. Обмін процесора з організованими подібним чином пристроями здійснюється спеціальними командами введення–виведення.
Насправді, з точки зору схемної організації обидва описаних способи мають багато чого спільного. При будь–якому обміні, чи то звернені до ОЗП, ПЗП чи зовнішнього пристрою, процесор виставляє адресу інформації на єдину адресну шину, а дані передає чи приймає по загальній шині даних. Вибір же потрібного адресата – комірки пам’яті чи порту – здійснюється подачею спеціального керуючого сигналу.
Розповідь про роботу з периферійними пристроями була б неповною без опису того діалогу, який веде з ними МП. Розглянемо цей діалог на прикладі простих пристроїв введення–виведення – наприклад, пристрою друкування – принтері.
Обмін з підключеним до ЕОМ принтером здійснюється через два порти – порт стану і порт даних. В першому зберігається інформація про стан пристрою в даний момент часу, а в другий МП поміщає всі дані для виведення на папір. Кожен біт порту стану зберігає відповідь на цілком визначене питання: чи закладений папір, чи готовий принтер прийняти дані від комп’ютера і т. д. Все це для МП – вхідні сигнали. Але є і вихідні, які через порт передаються від МП до принтера. Найважливішим з них являється біт, який свідчить про готовність інформації в порту даних до передачі. Цей керуючий сигнал часто називають стробом.
В найпростішому випадку обмін інформацією між процесором і принтером може відбуватися наступним чином. Нехай МП повинен вивести на друк який–небудь символ. Він зчитує порт стану принтера і аналізує вміст його біта готовності. Якщо результат позитивний, тобто принтер готовий прийняти інформацію, обмін продовжується, в протилежному випадку МП знову зчитує порт стану і повторює аналіз. Коли процесор отримає від принтера сигнал про його готовність до обміну, він заносить потрібний символ в порт даних і пристроєм стробуючого сигналу повідомляє про це принтеру. Потім МП знову періодично зчитує порт стану, але слідкує вже за іншим бітом (через цей біт принтер повідомить процесору про те, що дані прийняті, тобто скопійовані у власний ОЗП принтера). Після цього МП забирає стробуючий потенціал і продовжує роботу по програмі.
Обмін інформацією між МП і пристроєм введення потрібно розглядати окремо, так як він може мати деякі суттєві особливості. Описана вище ідеологія передачі даних , звичайно, може бути використана і для пристроїв введення, наприклад, для клавіатури. В цьому випадку програма в той момент, коли їй будуть потрібні вхідні дані, опитає стан клавіатури і прийме з неї дані. Однак для складних сучасних програмних систем такий метод незручний через суттєву затримку часу реакції ЕОМ. Справді, якщо деяка складна програма зайнята обчисленнями, а ви хочете її перервати, то потрібно буде зачекати, поки процесор звільниться і займеться опитуванням клавіатури.
Для попередження подібних неприємностей у всіх ЕОМ на базі МП поряд з програмним опитуванням пристроїв введення існує ще один механізм – переривання від зовнішніх пристроїв.
Кожен пристрій комп’ютера (клавіатура, миша, дисковод і т. п.) має можливість вимагати уваги процесора, виставляючи сигнал вимоги переривання. Процесор перевіряє існування цього сигналу після кожної виконаної операції. “Побачивши” вимогу переривання, МП негайно починає його обробку. Перш за все, він запам’ятовує свій поточний стан (лічильник команд і регістр стану) для того, щоб в подальшому мати змогу продовжити виконання перерваної програми. Після цього відбувається перехід на програму, яка обробляє дане переривання. Замітимо, що всі перераховані дії реалізуються на апаратному рівні, тобто фактично являються “вродженими рефлексами” МП.
Програма обробки переривання, отримавши керування, проводить оперативний аналіз причини переривання. Якщо причина серйозна і потребує негайних дій, то ці дії виконуються. Якщо ж з обробкою можна зачекати (наприклад, натиснута звичайна символьна клавіша), в спеціальну область пам’яті (буфер) заноситься інформація про дане переривання. У всіх випадках переривання закінчуються виконанням спеціальної команди повернення, яка відновлює вміст програмного лічильника і регістра стану, даючи тим самим мікропроцесору можливість продовжити роботу перерваної програми. Зрозуміло, що програма обробки переривання повинна бути попередньо відновити всі пошкоджені нею робочі регістри МП.
Реальна картина, звичайно, набагато складніша: переривання від різних пристроїв мають різні рівні пріоритету, існує можливість маскування переривань і т. п.
Останнім часом необхідність розуміння механізму роботи переривань зросла в зв’язку з виникненням ідеології програмування по подіях. Вона пов’язана з розповсюдженням “Wіndows” і лежить в основі систем типу “Vіsual Basіc” або “Delphі”. Наведемо приклади декількох подій, на які програма може реагувати: зрушена миша, натиснута кнопка миші, натиснута клавіша “введення”, вибраний той чи інший пункт меню, відкрито нове вікно на екрані і багато–багато іншого. 
Зовнішні пристрої ЕОМ
Зовнішні запам’ятовуючі пристрої (ЗЗП) забезпечують довготривале зберігання програм і даних. Найбільш поширеними є наступні типи ЗЗП: накопичувачі на магнітних дисках (НМД); їх різновиди – накопичувачі на гнучких магнітних дисках (НГМД) і накопичувачі на жорстких магнітних дисках (НЖМД); накопичувачі на магнітних плівках (НМП); накопичувачі на оптичних дисках (НОД).
Відповідно, фізичними носіями інформації, з якими працюють ці пристрої, являються магнітні диски (МД), магнітні плівки (МП) і оптичні диски (ОД).
Принцип запису інформації на магнітних носіях оснований на зміні намагніченості окремих ділянок магнітного шару носія (диска, плівки). Запис здійснюється з допомогою магнітної головки: електричні сигнали, які виникають під керуванням електронного блоку, збуджують в ній магнітне поле, яке діє на носій і залишає намагнічені ділянки на раніше розмічених доріжках. При зчитуванні інформації ці намагнічені ділянки індукують в магнітній головці слабкі струми, які перетворюються в двійковий код, який відповідає зарання записаному.
Накопичувачі на магнітних дисках  включають в себе ряд систем:
 електромеханічний привід, який забезпечує обертання диска;
 блок магнітних головок для зчитування – запису;
 система встановлення (позиціювання) магнітних головок в потрібне для запису чи зчитування положення;
 електронний блок керування і кодування сигналів;
НГМД – пристрій зі змінними магнітними дисками (їх часто називають “дискетами”). Не дивлячись на відносно невелику інформаційну ємність дискети, НГМД продовжують відігравати важливу роль в якості ЗЗП, оскільки підтримують ряд функцій, яких не забезпечують інші накопичувачі. Серед них відмітимо:
 можливість транспортування інформації на будь–які відстані;
 забезпечення конфідеціальності інформації (дискету можна заховати одразу після закінчення роботи).
Дискета – гнучкий  тонкий пластиковий диск з нанесеним (найчастіше на обидві сторони) магнітним покриттям, захований в достатньо твердий – картонний чи пластиковий – конверт для зберігання від механічних пошкоджень. Інформація на диск наноситься на декілька секторів (звичайно 9 чи 18) – мінімально можливих ділянок, які адресуються. Стандартна ємність сектора – 512 байт. На двохсторонній дискеті дві однакові доріжки по обидві сторони  диска  утворюють циліндр. Процедура розмітки нового диска – нанесення секторів і доріжок називається форматуванням.
FDD (Floppy Dіsk Drіvе)–дисковод для гнучких дисків.
В залежності від розмірів і конструктивних особливостей гнучких дисків, дисководи бувають 8–, 5.25– і 3.5–дюймовими (відповідно до діаметра дисків). 8–дюймові дискети вже відійшли в минуле. Сьогодні ПК оперують даними на дискетах 5.25 (133 мм) і/або 3.5 (89 мм) дюйма.
Гнучкий диск, вставлений в дисковод, приводиться в обертання спеціальним електродвигуном зі швидкістю 300 обертів в секунду.
Накопичувачі на 5.25–дюймових дисках бувають таких видів:
– ординарної (звичайної) щільності, що дозволяють містити на одній дискеті до 360 КБ інформації. Це є стандартні накопичувачі для ПК ХТ;
– подвійної щільності, що мають можливість містити інформацію ємністю 720 КБ. Є пристроями, які по бажанню замовника встановлюються в ПК ХТ (в ПК АТ і більш сучасні моделі не встановлюються);
– високої щільності, забезпечують запис 1.2 МБ на дискету, підвищеної якості. Є стандартним накопичувачем в ПК АТ, 386 і 486.
Накопичувачі на дисках 3.5 дюйма бувають:
– накопичувачі подвійної щільності, що мають ємність 720 КБ. Є додатковими пристроями в ПК АТ і стандартними в моделях PS/2;
– накопичувачі високої щільності, що забезпечують зберігання 1.44 MБ інформації є стандартними дисководами в ПК сімейства PS/2 і додатковими в ПК АТ, 386 і 486.
Таким чином, гнучкі магнітні диски (дискети) за розмірами поділяються на п'ятидюймові (діаметром 5.25 дюйма) і тридюймові (діаметром 3.5 дюйма).
Диски 5.25" з'явилися раніше тридюймових. Вони гірше захищені від зовнішніх магнітних впливів, проте займають невеликий об’єм, просто влаштовані і досить дешеві.
Якість гнучких дисків (дискет) визначається технологією виготовлення магнітного покриття. Їх можливість використання для дисководів того чи іншого типу визначається за позначеннями на етикетці, що наносяться виробником. Mітки на етикетці:
Dоublе Sіdеd / Sіnglе Dеnsіty – двосторонні / ординарної щільності призначені для використання в дисководах ординарної щільності DS/SD (2S/1D);
Doublе Sіdеd / Doublе Dеnsіty – DS/DD (2S/2D) двосторонні / подвійної щільності використовуються в дисководах ординарної та подвійної щільності;
Doublе Sіdеd / Hіgh Dеnsіty – DS/HD (2S/HD) двосторонні / високої щільності призначені для використання в дисководах високої щільності. Maють особливо високу якість магнітного носія.
Sіnglе Sіdеd / Sіnglе Dеnsіty – SS/SD (1S/1D) односторонні / ординарної щільності). Ці дискети ще зустрічаються, проте в накопичувачах ПК майже не використовуються. (Але помітимо, що при достатньо високій якості виготовлення і нестачі відповідних дискет) їх можна використовувати як DS/SD.
Диски 3.5"
Хороша захищеність магнітного шару, компактність, велика (в порівнянні з дисками 5.25") стійкість до зовнішніх впливів роблять ці диски більш перспективними, ніж попередні. Проте, вони все ще дорогі в порівнянні з 5дюймовими, тому ще зберігається рівноправність існування дисків обох видів.
Диски такого розміру внаслідок власної мініатюрності отримали також назву "мікродисків". На відміну від дисків 5.25", мікродиск надійно захищений зовні футляром з жорсткої пластмаси, а вікно для головки зчитування, запису зачинено куліскою, яка відчиняється тільки всередині дисковода при операціях зчитування / запису.
За інформаційною ємністю дискети 3.5" поділяють на:
– DS/DD – завдяки високій щільності запису на такий диск (в порівнянні з дискетою 5.25") – 80 доріжок – він може містити 720 КБ даних. Цей вид мікродисків не має спеціального вікна в лівому верхньому кутку.
– DS/HD (2S/HD) – 80 доріжок, проте щільність більша за рахунок більшого числа секторів на доріжку. (18 в порівнянні з 9 в мікро дисках подвійної щільності). У верхньому кутку є спеціальне вікно – ідентифікатор диска високої щільності.
Перед першим використанням нова дискета повинна бути розмічена. Під час розмітки (що також називається форматуванням) головка дисковода розставляє в певних місцях диска мітки доріжок і секторів. Тільки після цього на диск можна записувати інформацію. Процедура розмітки робиться спеціальною програмою форматування.
Слід зауважити, що потрібно звертати увагу на сумісність накопичувачів і дискет.
Наприклад, для запису та читання дискет ємністю 1.2 Мбайта призначені спеціальні накопичувачі, які встановлюються на комп'ютерах моделей ІBM PC AT і PS/2. Ці накопичувачі можуть також читати дискети ємністю 360 Кбайт, але інформація, записана ними на такі дискети, погано зчитується на дисководах для дискет ємністю 360 КБ.
Дисководи для дискет ємністю 1.2 Мбайт зовні ніяк не відрізняються від дисководів для дискет ємністю 360 Кбайт. Однак техніка запису, що використовується в них різна: в дисководах ємністю 1.2 Мбайт використовуються головки зчитування / запису, що забезпечують більш вузьку доріжку для запису інформації. Дискети ємністю 1.2 Мбайта мають спеціальне магнітне покриття, яке дозволяє записувати на них цю вузьку доріжку інформації. Це магнітне покриття важче намагнітити і розмагнітити, ніж звичайне, і тому такі дискети не можуть використовуватись в дисководах ємністю 360 КБ. Як правило, на дискетах ємністю 360 КБ навколо внутрішнього отвору є темне кільце , а у дискет ємністю 1.2 МБ – немає. Крім того, дискети ємністю 1.2 МБ мають більш темне магнітне покриття. Це дозволяє у сумнівних випадках розрізняти дискети різної ємності.
За допомогою спеціальних програм (наприклад, програми 800.com) на дисководах ємністю 1.2 МБ дискети типу DS/DD розраховані на зберігання 360 КБ, можна розмітити на 720 і 800 KБ. При використанні операційної системи PTS DOS фірми "Фізтехсофт" спеціальні програми не потрібні: вона сама вміє працювати з такими дискетами.
Захист дискет від запису. Правила зберігання
На дискетах розміром 5.25" дюйма є проріз для захисту від запису. Якщо цей проріз заклеїти, то на дискету не можна буде записати інформації (зрозуміло, при умові, що дисковод справний).
На дискетах розміром 3.5" дюйма замість прорізу захисту від запису є спеціальний перемикач – засувка, що дозволяє або забороняє запис на дискету. Запис дозволено, якщо отвір закритий; заборонено, якщо отвір відкритий {Wrіtе Protеct}.
Дискети містять інформацію у вигляді магнітних імпульсів. Це значить, що, якщо ми піднесемо до дискети магніт, тим самим скопіюємо нову випадкову інформацію зверху нашої корисної. Тому не можна зберігати дискети близько до магнітних полів (наприклад, біля холодильника). Не слід забувати про сховані магніти. Вони можуть знаходитись в телефонних трубках, в радіо і телевізійних динаміках, в настільних вентиляторах, електрогітарах та ін.
Не варто класти книжки та інші тяжкі предмети зверху на дискети. Їх вага може вдавити частки пилу в диск. Уникати екстремальних температур – не тримати дискети навіть на підвіконнику. Бажано завжди ховати дискети у захисні пакети. Це особливо важливо для 5.25–дюймових. Ніколи не торкатися поверхні диска, не користуватися кульковими ручками, щоб писати на дискеті. Тверда кулька може пошкодити диск – краще фломастер або м'який олівець.
Кожен диск варто помічати, щоб завжди знати яка саме інформація на ньому записана.
3.5 – дюймові дискети ще випускаються з міткою ЕD (тобто розширеної ємності) і дозволяють зберігати 2.8 МБ. Для роботи з такими потрібні спеціальні, досить дорогі дисководи. Однак такі дискети не набули великої популярності, і програмне забезпечення на них, як правило, не розповсюджується.
Найважливіша, з  точки  зору користувача, характеристика дискети – інформаційна ємність. Найчастіше вона знаходиться в діапазоні від одного до півтора мегабайт, хоча створені дискети з ємністю до 10 Мбайт. Інші важливі характеристики – швидкість доступу до визначеної ділянки інформації і швидкість запису чи зчитування інформації – визначаються не стільки самою дискетою, скільки можливостями НГМД. Доступ до інформації здійснюється за час  в діапазоні  від 0,1 с до 1 с, швидкість  зчитування/запису  біля  50 Кбайт/с.
Жорсткий диск являє собою не один, а декілька магнітних дисків, розміщених на металевій осі і обмежені металевим корпусом. Поверхні дисків покриті магніточутливим шаром, до того ж кожна з поверхонь має свою головку зчитування / запису, а всі головки об’єднанні на загальному приводі.
Жорсткий диск – виготовлений із сплаву на основі алюмінію і також покритий магнітним шаром. Він поміщений в нерозбірний корпус, вмонтований в системний блок комп’ютера. По всіх професіональних характеристиках жорсткі диски (і відповідні накопичувачі) значно випереджають гнучкі: ємність від 20 Мбайт до 10 Гбайт, час доступу до конкретного запису в діапазоні від 1 до 100 мілісекунд, швидкість зчитування/запису близько 1 Мбайта/с. Швидкість обертання дисків велика, звичайно 3600 об/хв, що і забезпечує відносно короткий час доступу. Однак, жорсткий диск не призначений для транспортування інформації, і це не дозволило накопичувачам на жорстких дисках витіснити НГМД.
Завдяки вдосконаленій конструкції, жорсткий диск обертається з достатньо великою швидкістю – 3600 об/хвилину. Проміжок між головкою і поверхнею диску менше, а швидкість переміщення головок вища, що дозволяє містити інформацію на жорсткому диску в більш щільному форматі, тим самим в багато разів збільшуючи її об’єм.
Між поняттями жорсткого диска і дисковода жорсткого диска є велика різниця. Жорсткий диск – це реальний фізичний диск, що керує жорстким диском, називається дисководом жорсткого диска.
Жорсткі диски мають такі ж імена, як і гнучкі. Перший жорсткий диск у системі – диск С, незалежно від того, чи є дисковод В. Решта жорстких дисків позначаються літерами  D, Е, F і т.д. до останньої літери Z.
Дисководи жорстких дисків, як і гнучких, мають світловий індикатор, світіння якого значить, що в цей час комп'ютер працює з даними диску. Робота жорсткого диска непомітна, і щоб запобігати втраті цінної інформації варто періодично копіювати інформацію на дискети і зберігати їх у безпечному місці (у разі потреби можна робити навіть 2 резервні копії).
Жорсткі магнітні диски називають вінчестерськими, оскільки спочатку накопичувачі на таких дисках були розраховані на неподільний блок з двох дисків ємністю по 30 МБ кожен. Сумарну ємність такого носія інформації позначали цифрами 30/30, як калібр старовинної мисливської рушниці "Вінчестер". Звідси і пішла назва "Вінчестерський диск" або просто "вінчестер".
Щодо магніточутливого шару, що наноситься на алюмінієві або керамічні пластини, то це може бути оксид заліза, гамма–ферит оксид; ізотропний оксид; ферит барія, плівка напиленого феромагнітного металу.
Швидкість обертання за старим стандартом 3600 об/хв, однак вже є зі швидкістю 4500, 4500, 7200 об/хв. Чим більша швидкість обертання, тим скоріше відбувається звернення до диску при передачі великих об’ємів даних.
Швидкісні характеристики такі: Transfеr Ratе – швидкість передачі: швидкість, з якою накопичувач може здійснювати передачу інформації в центральний процесор. Accеss Tіmе – середній час доступу: час, потрібний накопичувачу для знаходження потрібної доріжки у відповідь на "запит" (sееk tіmе) плюс час потрібний для знаходження потрібного місця на самій доріжці.
Більшість накопичувачів використовують свою кеш-пам'ять. Це зменшує середній час доступу до даних.
До позитивних якостей жорсткого диска відносяться:
– велика інформаційна ємність і короткий час доступу для отримання інформації.
До недоліків відносять:
– їх незмінність – заміна жорсткого диску вимагає розбирання системного блоку;
– висока чутливість до механічних подразнень (вібрації, поштовхи), оскільки це може призвести до пошкодження магніточутливого шару головками.
Найважливіші характеристики жорстких дисків:
– інформаційна ємність (в мегабайтах) коливається від 10 до 800 МБ. Найбільш поширені є жорсткі диски по 20, 40 і 80 МБ.
– час доступу (в мілісекундах) до того чи іншого блоку даних після звертання до диску знаходиться в межах 65–16 мс, проте найбільш поширені моделі з часом доступу 40 і 28 мс.;
– зовнішні габарити жорсткого диска можуть відповідати накопичувачам на гнучких дисках для 5.25–дюймових дискет і для 3.5–дюймових;
– вертикальний розмір (товщина).
Жорсткі диски вимагають обережного ставлення під час монтажу і транспортування.
Тому слід перед транспортуванням виводити головки жорсткого диска в вихідну позицію, де вони не зможуть пошкодити магнітний шар.
В деяких моделях це робиться автоматично при вимкненні живлення (Sеagatе ST–251, ST–4096) в інших необхідно запустити спеціальну програму "парковки" головок (PARK.ЕXЕ, DІSK PARK.com і т.д.).
Найбільш поширеними виробниками жорстких дисків є фірми: Sеagatе, Mіnіscrіbе, Maxtor. Диски Sеagatе є фактично стандартом для ПК.
Сучасні досягнення в техніці і технології дозволили також створити нові ЗЗП, що базуються на використанні оптоелектроніки. Запис інформації відбувається лазерним променем і зчитування також відбувається з використанням лазера. Ці пристрої відрізняються високою щільністю запису, що перевищує щільність магнітного запису в сотні і тисячі разів. Під щільністю запису мається на увазі число двійкових розрядів, які можна зрозуміло записати на одному погонному міліметрі доріжки.
Накопичувачі на компакт–дисках
Ці накопичувачі користуються компакт–дисками (CD–ROM Compact Dіsk, Rеad Only Mеmory), які стали широко відомими завдяки їх наступу на ринок побутової радіоелектроніки.
Діаметр компакт–дисків – 4.72 дюйма (120мм), ємність – 600 МБ. Інформація, записана на них в двійковому вигляді, зчитується лазерним променем накопичувача так само, як програвач за допомогою лазерної голки зчитує інформацію з канавки грамплатівки.
Накопичувачі на цих дисках не мають можливості записувати інформацію, звідси і назва – "пам'ять, що тільки зчитується" (CD–ROM).
Змінні лазерні диски забезпечують таку ж ємність, як магнітооптичні диски, а швидкість зчитування / запису у них більше, ніж у 2 рази, тому вони використовуються там, де необхідний дуже швидкий доступ до архівних даних. CD–ROM – це пристрій, на якому інформація не лише вельми надійно захищена від випадкових збоїв при читанні, але не піддається випадковому руйнуванню (знищенню або перезапису) при помилках користувача або роботі вірусів.
Інформація розміщується на спіральній доріжці, подібній до доріжки грамплатівки, тільки направленій від центра до зовнішнього краю диска. Доріжка являє собою послідовність овальних заглиблень (PІTS) або виступів (BAMPS) змінної довжини, віссю яких є центр доріжки. Заглиблення (як і виступи) забезпечують розсіяння світла при падінні на них лазерного променя, на відміну від решти відбиваючої поверхні диска, на якій лазерний промінь фокусується таким чином, щоб відбите світло попадало в фотоприймач. Змінний світловий потік в фотоприймачі і являє собою дворівневий сигнал, що перетворюється в двійкову послідовність. Розміри доріжки і спосіб запису даних однакові у всіх областях диску.
Тиражування компакт–дисків може здійснюватись різними способами. Одним з найпоширеніших способів є інжекційне лиття під тиском.
При цьому способі сировина для основи диска (гранульований полікарбонат або поліметілметакрилат) нагрівається в пресі і вприскується в форму, яка складається з двох матриць, на одній з яких знаходиться диск–оригінал ("негатив", що виготовляється з надзвичайно високою точністю), а інша – гладка відповідає поверхні зчитування майбутнього диску. Потім форма, що доведена до температури, трохи більшої від температури скловання, швидко охолоджується. На поверхню з інформаційним рельєфом напилюється відбиваючий шар металу (як правило, алюміній), який потім вкривається захисним лаком. Зверху на диск прикріпляється етикетка.
Основну частину товщини диска складає полікарбонатна основа, через яку відбувається зчитування інформації. Ця основа значно товстіша захисного шару лака і тому менше боїться пошкоджень, і деякі пошкодження не викликають збоїв, оскільки фокусуюча поверхня лежить глибше, а поверхню основи проходить ще не сфокусований промінь.
Звичайно, чим менший тираж програмного забезпечення, тим дорожче буде коштувати диск – його носій. Тому для компенсації цієї незручності було створено WORM диски (Wrіtе Oncе, Rеad Many), сумісні по розміщенню доріжок і вимогам до зчитуючого пристрою із звичайними аудіодисками, що допускають одноразовий запис інформації. Такі диски отримали назву CD–R (Rеcordablе CD; стандарт 1991 року), тобто компакт–диски з можливістю перезапису. CD–R–диски – це майже те ж саме, що й компакт–диски (CD–ROM), але на них можна здійснювати також і запис інформації. Пристрій для запису CD–R–дисків коштує досить дорого – 4–6 тис. $ і дозволяє сформувати один диск приблизно за годину. Якість CD–R–дисків визначається якістю "заготовки": якщо відбиваючий шар виготовлено з золота, то якість, традиційно, висока і диск може називатись "золотим" як в прямому, так і в переносному значеннях. Інформація на такі диски записується цілком, а не шматочками, як наприклад на жорсткому. Створені CD–R–диски можуть читатися на будь–якому комп'ютері з приводом для зчитування компакт–дисків. Надійність зберігання інформації на CD–R–дисках приблизно така ж, як і на магнітооптичних дисках, тобто дуже висока, однак швидкість зчитування CD–R (як і CD–ROM) дисків – майже в 10 разів менша, ніж у магнітооптичних дисків.
Дисководи CD–ROM в основному характеризуються швидкістю обертання. Найперші – одношвидкісні. Наступне покоління цих пристроїв було вдвічі швидше, тому мало назву двошвидкісних і позначалось як 2Х. Є і більш швидкісні дисководи, зі швидкостями 4Х, 6Х, 8Х. Чим вища швидкість, тим краще і відповідно дорожче дисковод CD–ROM. Компакт–диски при зчитуванні обертається не з постійною кутовою швидкістю, а так щоб забезпечити незмінну лінійну швидкість проходження інформації під головкою зчитування. (Існують ще інші можливості для архівації даних застосовуються диски Бернуллі, знімні жорсткі диски, однак по ємності вони поступаються магнітооптичним)
CD–ROM потребує наявності в комп’ютері спеціальної плати розширення і відповідної програми–драйвера. Інтерфейс накопичувача забезпечує підключення безпосередньо до аудіоплати. Існують також стандартні інтерфейси і оригінальні – Sony, Panasonіc. Інтерфейси налаштовуються як на ІBM PC так і на комп'ютери Macіntosh.
Існує можливість передавати інформацію на досить велику відстань без запису її на носій інформації. В такому разі дані передаються по волоконно–оптичним лініям, при цьому використовуються відповідні інтерфейси. А також дані у перетвореному вигляді – аналоговому – передаються на значно більші відстані за допомогою телефонних ліній.
Перші накопичувачі на оптичних дисках з’явились на початку 70–х років, але широке розповсюдження отримали значно пізніше. Професіональні характеристики оптичних дисків, в загальному такі: ємність запису і швидкість доступу до інформації того ж порядку, що і у жорстких дисків. По надійності зберігання інформації оптичні диски в наш час не мають собі рівних.
По мірі зниження ціни обладнання CD–МО диски можуть витіснити гнучкі магнітні диски, так як, володіючи значно кращими професіональними характеристиками, забезпечують всі функції ГМД.
Існують зовнішні запам'ятовуючі пристрої, основані на принципі магнітооптики. Лазерним променем зі спеціально підібраними характеристиками вдається перемагнічувати плівку магнітного носія. Зчитування записаної інформації також відбувається за допомогою поляризованого лазерного променя. Відбиваючись від магнітних ділянок, промінь змінює напрямок поляризації і тим самим фіксує наявність або відсутність біта інформації.
Магнітооптичні диски
Іншою вельми перспективною технологією створення резервних копій є використання магнітооптичних дисків. Ці диски поєднують переваги магнітної і оптичної технології: інформація зберігається на магнітному носії, що захищений прозорою плівкою, а зчитування та запис здійснюються за допомогою променя лазера. Магнітооптичні диски випускаються розміром 3.5 і 5.25 дюйма і за формою дуже схожі на звичайні дискети. Однак властивості цієї "дискети" абсолютно інші: ємність не 1.44 МБ, а від 128 до 256 МБ, швидкість доступу – майже така сама, як у вінчестера, а надійність зберігання інформації надзвичайно велика (значно вища, ніж у дискет або стрімерів). Ємність магнітооптичних дисків розміром 5.25 дюйма – традиційно 1.3 Гбайт. І при цьому вартість дисководів для магнітооптичних дисків не так вже й велика: для дисків розміром 3.5 дюйма – біля 1000 $, для дисків розміром 5.25 дюйма – біля 1500–2500 $, т.б. не набагато вище вартості хорошого стрімера. Правда, самі магнітооптичні диски досить дорогі: розміром 3.5 дюйма – 35–55 $, розміром 5.25 дюйма – біля 140–150 $, тобто в 2–3 рази дорожче від касет для стрімера такої ж ємності.
Читання і запис інформації на магнітооптичні диски здійснюється так само, як на дискети: після встановлення відповідної програми–драйвера усі прикладні програми можуть розглядати привід магнітооптичних дисків як дисковод для дискет. МО – диски відносять до категорії знімних жорстких дисків.
Існують ще дисководи для лазерних дисків з одноразовим записом (WORM). Вони коштують в порівнянні з магнітооптичними дисководами більше і самі лазерні диски коштують трохи більше за магнітооптичні диски. WORM – диски
Назва цього типу дискових накопичувачів – абревіатура англійського виразу: Wrіtе Oncе, Rеad Many – (писати одноразово, читати багаторазово).
Незручність в тому, що не можливо стерти непотрібну інформацію, так як вона записується променем лазера. Не дивлячись на це, вони досить зручні для запису, вихідних копій, великих програмних пакетів, для зберігання архівних матеріалів, що не можна знищувати.
Стандартна інформаційна ємність WORM–дисків складає 400 МБ (є  і більш об’ємні).
Накопичувачі на магнітних плівках мали величезне значення для ЕОМ перших поколінь. Взагалі–то, спочатку крім них надійних накопичувачів інформації великої ємності не було. По мірі розвитку ЕОМ НМП витіснялись на периферію в списку ЗЗП, але своє стійке місце займають по цей день (хоча користувачам персональних комп’ютерів це не так помітно). Зрозуміло, що по швидкості доступу до інформації НМП завжди будуть програвати дисковим накопичувачам – адже для того, щоб зчитати інформацію на деякому місці плівки, необхідно відмотати попередній шматок з початку. Однак, як і раніше, на плівках зберігаються великі об’єми інформації, яка не являється оперативною, але потребує дуже надійного зберігання, а також конфіденційності.
На персональних комп’ютерах іноді використовують спеціальний касетний накопичувач, розміри якого співпадають з розмірами НГМД і який можна вставити на місце останнього – стрімер. Він зручний, наприклад, для перенесення інформації з жорсткого диска одного комп’ютера на інший, довготривалого зберігання особливо цінних системних і особистих програм і даних.
Стрімер (Strеamеr) – накопичувач на магнітній стрічці, який використовує спеціальні касети (картриджі), що дозволяють захистити носій інформації від впливів зовнішнього середовища.
Найчастіше в стрімерах використовується стрічка завширшки 0.25 дюймів (є  так звані "мікрострімери", що користуються більш вузькою).
Завдяки спеціальній конструкції стрімер може записувати і зчитувати дані зі стрічки з дуже великою швидкістю і в досить великому об’ємі (на одну касету можна вмістити від 20 до 800 МБ інформації та більше).
Спосіб під'єднання стрімера до комп'ютера може бути різний: через власну (оригінальну) інтерфейсну плату, через паралельний порт (це зручно для портативних комп'ютерів) і т.д.
Відомі стрімери 2–х видів виконання: внутрішній і зовнішній (стрімер у зовнішньому виконанні коштує дорожче, оскільки для нього необхідний окремий корпус і блок електроживлення).
Найрозповсюджені у нас стрімери типу Colorado Jumbo фірми Colorado Mеmory Systеms. Це відносно недорогі моделі приблизно 200/300 $. Ємність касети в них – 250 МБ, а швидкість невисока (запис однієї касети виконується приблизно за годину). Касети для цих стрімерів коштують 15–20 $. Більш швидкодіючі і більш ємні стрімери коштують в декілька раз більше.
Слід помітити, що надійність запису інформації на касети стрімерів – приблизно така ж як при запису на 3.5–дюймові дискети, тобто не дуже висока (тому варто робити 2 копії).
Для запису інформації на касети стрімерів використовують спеціальні програми: Norton Backup, Cеntral Poіnt Backup і т.д. Спрощена версія програми Norton Backup входить у склад MS DOS 6.
Найчастіше стрічкові пристрої використовуються для резервного копіювання жорстких дисків мережевих серверів. Це дозволяє одночасно зберігати всю інформацію організації, a не копіювати її окремо з кожного ПК.
Зрозуміло, що для введення і виведення інформації використовуються усі види ЗЗП. Підкреслимо, що інформація в ЗЗП зберігається у вигляді, недоступному для безпосереднього сприйняття людиною, адже ЗЗП призначені для проміжного зберігання даних.
Найважливішим із пристроїв введення, без сумнівно, являється клавіатура. Клавіатура ЕОМ схожа по формі і розміщенню знаків з клавіатурою друкарських машинок, телетайпів  і букводрукуючими телеграфними апаратами.
В технічному аспекті комп’ютерна клавіатура являє собою сукупність простих двопозиційних вимикачів або механічних кнопок, або електронних безконтактних, так званих, “м’яких” вимикачів. При натисканні на клавішу відбувається замикання електричного ланцюга і в комп’ютер надсилається дискретний електричний сигнал. При цьому спрацьовує вимикач кожної клавіші або групи клавіш, що одночасно натискаються. Він викликає посилку в машину унікальних цифрових кодів.
Через спеціальний керуючий блок, який називається контролером клавіатури, вона з’єднується з системним модулем, який керує роботою всіх пристроїв комп’ютера. Контролер постійно слідкує за системою клавіш клавіатури. При натисканні будь-якої клавіші контролер припиняє роботу процесора і посилає йому код натиснутої клавіші. На відміну від термінала мікропроцесору надсилається саме порядковий номер натиснутої клавіші і тривалість натискання, а не код символу. Вся подальша робота по інтерпретації смислу натиснутої клавіші виконується програмним шляхом.
Клавіатури різних фірм-виробників розрізняються деякими порівняно мало важливими характеристиками, наприклад, величиною зусилля натиску, наявністю і величиною зв’язку (під зворотнім зв’язком в даному випадку розуміється повідомлення користувачу про спрацьовування перемикача – це може бути замикання контакту, що сприймається пальцем або звук, що з’являється при повному натисканні), наявністю вмонтованих в клавіші індикаторів для відображення поточного стану перемикачів. Крім того, розрізняються габарити клавіатур, розміри і розміщення окремих клавіш.
Більшість сучасних клавіатур являються повноходовими контактними, тобто, клавіша потопляється при натисканні і замикає контакт між двома металевими пластинками, покритими, для запобігання, окислення, плівкою благородного металу. Хороша клавіатура розрахована на декілька десятків мільйонів натискання кожної клавіші. При натисканні клавіші генерується зв’язаний з нею код,  який  заноситься  у  відповідний буфер пам’яті, а при її відпусканні – інший код, що дозволяє перепрограмовувати  призначення клавіш, вводячи нову таблицю відповідності цих кодів.
Ряд клавіш при спільному нажаті пари з них генерує спеціальний код, який відрізняється від того, який генерується при нажаті кожної клавіші окремо. Це дозволяє значно збільшити можливості клавіатури. Пригадаємо, що для передачі усіх можливостей при байтовій системі кодування могло б бути потрібно 256 клавіш, чого немає ні на одній клавіатурі завдяки вказаним суміщенням.
Більшість клавіатур мають стандартні групи клавіш:
 клавіші друкарської машинки – для введення літер, цифр та інших знаків;
 службові клавіші, які перемінюють дії усіх останніх (перемикачі регістрів, переходи з латинського шрифту на російський та інші);
 функціональні клавіші F1 – F2 (іноді їх менше), призначення яких задає розробник прикладної програми;
 додаткові цифрові клавіші для більшої зручності в роботі.
Важливою властивістю клавіатури, завдяки якому користувач може працювати не одну годину підряд, являється ергономічність. Цим терміном задається сукупність характеристик, які визначають зручність (в широкому розумінні слова) пристрою. По відношенню до клавіатури це дизайн, відсутність відблисків, зручне взаємне положення і розміри клавіш та багато іншого.
До складу стандартного оснащення сучасного персонального комп’ютера входить миша – пристрій введення і керування. Конструктивно це коробочка з шариком, який виступає знизу і, який, обертаючись, повертає взаємно перпендикулярні коліщата. Завдяки існуванню в них спеціальних прорізів оптична система миші здатна відслідковувати і перетворювати рух кульки в переміщення курсору на екрані комп’ютера. Дві чи три клавіші на верхній стороні миші дозволяють віддавати різноманітні команди, які визначаються поточною програмою. Назву цей пристрій отримав від схожості корпусу і з’єднувального проводу на мілкого гризуна – миші. Миша являє собою широко розповсюджений пристрій введення інформації, що полегшує користувачу роботу з багатьма прикладними програмними системами і робить її більш простою і ефективною. В основній своїй функції миша є пристроєм керування положенням курсору на екрані монітора: переміщення миші по гладкій поверхні (або по поверхні спеціального планшета) автоматично перетворюється в пропорційне за величиною і співпадаюче за направленням переміщення курсору по екрану. Вмонтовані в тіло миші клавіші дозволяють користувачу подавати в ПК сигнали про те, що курсор досягнув потрібного положення, і тим самим вибирати ті чи інші об’єкти (наприклад, пункти меню), переміщувати їх по екрану, викликати одні об’єкти і забирати з екрана інші, а також емалювати дії керуючих клавіш клавіатури.
При конструюванні миші застосовуються механічний, оптичний або оптомеханічний принципи дій.
В корпусі механічної миші є куля порівняно великого діаметру, яка обертається, коли користувач переміщує тіло миші по поверхні столу. Куля призводить до оберту два ролика (ось обертання одного з них горизонтальна). Ті в свою чергу призводять до дії два механічних дешифратора, які надсилають свої вихідні сигнали схемі інтерфейса з мишею, що є в комп’ютері. Остання забезпечує переміщення курсору по екрану монітора. 
Існує ще один пристрій аналогічної дії, але з іншою назвою. Це – трекбол. Від миші він відрізняється лише конструктивно. Трекбол  являє собою перевернуту на спину мишу, куля  виявляється зверху, і  користувач  повинен обертати її долонею або пальцями, а пересувати корпус пристрою не потрібно. Користувачі, в більшості випадків, схвалюють роботу трекбола за більшу точність роботи з ним. Він займає менше місця на столі, не потребує ретельного догляду за ним-тому чистити його можна значно рідше, ніж мишу. Трекболи є незамінними для використання на різного роду пультах, у авіадиспетчерів для вибору об‘єктів на екранах радарів, в автоматизованих системах управління технологічними процесами (АСУ ТП), в САПР (системах автоматичного проектування).
Трекбол також знайшов застосування на ряді риболовецьких судів для полегшення формування електронних навігаційних карт. В характерних для даного застосування жорстких умовах миша практично не можлива, по-перше, із-за качки, а по-друге, із-за бруду, якого там завжди більше, ніж достатньо. Трекбол зі вмонтованим калькулятором (Tracker Mouse ) полегшує роботу з медичною апаратурою і т. д.
Існує ще ряд маніпуляторів, які призначені для введення інформації: світлове перо, джойстік і т. д. Вони другорядні, вирішують деякі обмежені задачі.
Найпоширенішим пристроєм для виведення інформації являється дисплей – пристрій візуального відображення текстової та графічної інформації. Дисплей відноситься до числа невід’ємних атрибутів комп’ютера. Існують ще і паралельні терміни, які означають майже теж саме: “відеотермінал”, “відеомонітор” (“монітор” – пристрій керування чим–небудь, “термінал” – пристрій доступу).
Монітор (дисплей) призначений для виведення на екран текстової і графічної інформації. На екрані відображаються введені користувачем команди і дані, повідомлення операційної системи про стан системи в процесі розв’язання задач. На екран монітора можна викликати програми, числові чи графічні дані, тексти, що зберігаються в пам’яті комп’ютера.
Сучасні настільні комп’ютери використовують монітори на базі електронно-променевих трубок (ЕПТ). Принцип дії таких моніторів полягає в тому, що покритий люмінофором, викликає його світіння. Таким чином, будь-яке зображення на моніторі складається з великої кількості дискретних точок, що світяться, і називаються також пік селами (pіxel-pіcture element).
Відео система  складається з двох частин: власне монітора і дисплейного адаптера (vіdeo controller card)- плати відео контролера, що використовується для виведення інформації на материнській платі. Саме адаптер визначає, скільки кольорів може одночасно відображатись на екрані і наскільки презентабельно буде виглядати графіка. Хоч необхідно відмітити, що лише певні монітори можуть працювати з конкретним адаптером.
В деяких ПК, особливо типу laptop, адаптери вбудовані безпосередньо в материнську плату, оскільки для них необхідна спеціальна відповідність пари монітор-адаптер.
Монітори класифікуються за декількома параметрами, які відображають їх призначення в конкретній комп’ютерній системі і можливості. Монохромний дисплей виробляє зображення двох кольорів – чорного і білого, або зеленого і чорного і т. д. Високоякісний кольоровий дисплей може показувати десятки основних кольорів і сотні відтінків.
Бувають дисплеї графічні і алфавітно–графічні. Графічний дисплей може відображати як символи, так і будь–яке зображення, яке можна побудувати з окремих точок в межах дозволеної можливості.
По фізичним принципам, які лежать в основі конструкції дисплеїв, більшість їх відноситься до дисплеїв на базі електронно–променевих трубок і до рідкокристалічних дисплеїв. В перших формування зображення виробляється на внутрішній поверхні екрану, покритого шаром люмінофора – речовини, яка світиться під діями електронного променя, який генерується спеціальною “електронною пушкою”. Рідкокристалічний екран складається з дрібнесеньких сегментів, наповнених спеціальною речовиною, яка здатна міняти відбивну здатність під дією слабенького електричного поля, створюваного електродами, які підходять до кожного сегмента.
При виведені на екран будь–якого зображення, незалежно від того, в растровому чи векторному форматах воно зафіксоване в графічних файлах, у відеопам’яті формується інформація растрового типу, в якій міститься повідомлення про колір кожного пікселя, який задає найбільш дрібну деталь зображення. Кожен піксель однозначно пов’язаний з часткою відеопам’яті – декількома бітами, в яких програмним шляхом задається яскравість свічення цього пікселя. Спеціальна системна програма десятки разів за секунду зчитує вміст відеопам’яті і поновлює вміст кожного пікселя, тим самим створюючи і підтримуючи на екрані зображення.
В наш час розпочався промисловий випуск плазмових дисплеїв. В основі – можливість керувати виникненням електричних розрядів в деяких газах і супроводжуючим світінням. Такі дисплеї володіють високою якістю зображення і можуть мати значно більші ніж у звичних комп’ютерів розміри екранів при невеликій товщині (екран з діагоналлю близько 1м при товщині 8 – 10 см).
Велику роль при виведені інформації відіграють різноманітні друкуючі пристрої – принтери. В залежності від вигляду інформації, що виводиться на носій інформації розрізняють алфавітно-цифрові і графічні друкуючі пристрої; від способу запису літер на носій даних-ударної і неударної дії; в залежності від способу формування в часі друкованого рядка – посимвольно і порядково друкуючі; від способу формування зображення літер – знакодрукуючі і знакосинтизуючі. До основних параметрів друкуючого пристрою відносять швидкість друку, кількість символів в кодовому наборі, максимальна кількість символів в рядку, вартість та ін. Деякі принтери можуть виводити кольорові зображення.
Наявність дисплея на сучасних комп’ютерах дозволяє, працюючи в інтерактивному режимі, економити велику кількість паперу, але все одно, як правило, наступає момент, коли необхідна, так звана, “тверда копія” інформації – текст, дані, малюнок на папері. В процесі еволюції принтери пройшли довгий шлях. Перші копіювали друкарську машинку, маючи ударні клавіші з літерами, цифрами і т. д. Під керуванням процесора той чи інший молоточок наносив удар по фарбуючій стрічці, залишаючи відбиток на папері. Цей найстаріший вид ударних принтерів мав ім’я “ромашка”. Ці принтери друкували абсолютно так само як і друкуючі машинки, з тією ж якістю, але з графікою працювати не могли. Основні елементи символьного принтера ударної дії: молоточок, літера (рельєф літери або символу), фарбуюча стрічка і папір.
Таких принтерів давно немає; їх прямі нащадки – точково–матричні принтери ударного типу – мають рухому вздовж стрічки друкуючу головку, яка містить від 7 до 24 голок, кожна з яких може незалежно від інших наносити удар по стрічці. Друкуюча голівка такого принтера являє собою вертикальну матрицю голок. По мірі пересування її над папером голки виштовхуються в потрібній послідовності, притискаючи фарбуючи стрічку до паперу, і формують набір точок. Голки рухаються завдяки окремим соленоїдам. Оскільки зображення символів, вироблені матричними принтерами на папері, мають точкову структуру і схожі на зображення символів на екранах растрових дисплеїв, то матричні принтери іноді називають растровими. Це дозволяє формувати зображення як літер і цифр, так і будь–яких інших символів, а також досить складні малюнки і креслення. Для зберігання і подачі стрічки використовують спеціальну пластмасову коробочку – картридж. Принтери стали “інтелектуальними”, тобто, мають власний ОЗП і електронний блок керування для того, щоб розвантажити основне ОЗП і не забирати в процесі друку час у центрального процесора.
Особливість сучасного принтера – можливість підтримки багатьох шрифтів. Частина шрифтів “прошита” в пам’яті принтера і задається натисканням клавіш на його панелі. Ще більше шрифтів являються “завантажуючими”, тобто, задаються тією програмою, яка звертається до пристроїв друку. Наприклад, широко розповсюджений в минулому текстовий редактор “Лексикон” дозволяє користувачу вибирати між “звичайним” шрифтом (так званий шрифт друкарської машинки), жирним курсивом, символами з підкреслюванням та іншими шрифтами – в залежності від версії програми. Потрібно запам’ятати, що при друкуванні “власними” шрифтами принтер звичайно працює швидше, так як комбінації ударів голок вибираються із знакогенератора принтера; завантажуючи шрифти потребують додаткового часу на завантаження до початку друку відповідної програми – знакогенератора; самий повільний друк здійснюється в графічному режимі, який потребує постійного пересилання в принтер інформації про поточний режим кожної голки. Останній (графічний) режим з появою системи “Wіndows” став досить поширеним; він не включає попереднього пересилання шрифтів в пам’ять принтера.
Приведемо назви найбільш поширених шрифтів, які найчастіше “прошиті”  в  принтерах:  roman – шрифт   друкарської  машинки;  bold–face – напівжирний; іtalіc – курсив; condenced – стиснутий.
Якість друку тексту визначається не тільки шрифтом і класом принтера, але й кількістю точок, з яких формується символ. Найбільш швидким є режим з мінімально можливою кількістю точок і досить невисокою якістю друку – режим чорнового друку (draft); найбільш високоякісний – режим  SLQ (Super Letter Quallіty). На одному і тому ж принтері відношення швидкостей друку в різних режимах може досягати 1:10.
Існують точково–матричні принтери кольорового друку. В них використовується 4–кольорові стрічки, і кожна точка зображення формується чотирма послідовними ударами голки різної сили. Таким чином можна сформувати на папері точки усіх основних кольорів і багатьох відтінків. Найбільший виробник точково–матричних принтерів – фірма “Epson” (Японія).
Все частіше на робочих місцях користувачів персональних комп’ютерів з’являються замість точково–матричних струминні чи лазерні принтери. Струминні принтери замість головки з голками  мають головку з спеціальною фарбою і мікросоплом, через яку ця фарба “вистрілюється” цівкою на папір (і швидко сохне). Для формування зображення або цівка фарби може відхилятися спеціально створеним електричним полем (так як воно електризується в момент виходу із сопла), або (частіше) головка має один стовпець з декількох сопел – подібно до матриці голок точково–матричного принтера.
Струминні принтери можуть бути кольоровими, вони змішують на папері фарби, окремо подані різними соплами. Зображення , яке формується струминними принтерами по якості переважає аналогічне, отримане на точково–матричних. Додаткова якість – менший рівень шуму при роботі.
Найбільш високоякісні зображення на папері на сьогоднішній день дають лазерні принтери. Одним з основних вузлів лазерного принтера є барабан, який обертається. На його зовнішній поверхні нанесений спеціальний світлочутливий матеріал. Керуючий електронним блоком промінь лазера залишає на поверхні барабана наелектризовану “картинку”, яка відповідає зображенню, що формується. Потім на барабан наноситься спеціальний дрібнодисперсний порошок – тонер, частинки якого прилипають до наелектризованих ділянок поверхні. Слідом за цим до барабана притискається листок паперу, на який переходить тонер, після чого зображення на папері фіксується (“припалюється”) в результаті проходження через гарячі валки. Все це відбувається з величезною швидкістю, завдяки чому лазерні принтери значно переважають згадані вище по швидкості роботи. Лазерні принтери – рекордсмени по частині кількості виробдених шрифтів та якості малюнків завдяки високій дозволяючій можливості. Існують як чорно–білі, так і кольорові лазерні принтери. Лазерний принтер працює майже безшумно. Єдиний, але дуже важливий параметр, по якому вони суттєво поступаються принтерам раніше описаних типів – вартість; далеко не кожен може собі дозволити мати принтер, по вартості переважаючий точково–матричний в декілька раз.
Лідируюча фірма по виготовленню струминних та лазерних принтерів – “Hewllet–Packard” (НР – США), хоча в цій області діють і   інші фірми.
Важко порівнювати різні принтери між собою, так як існує велика кількість моделей з досить різними характеристиками. Приведемо для прикладу принтери різних типів приблизно одного функціонального класу, які призначені для малого офісу чи для дому. Дев’ятиголковий точково–матричний EPSON LX 1050 при друку тексту має максимальну продуктивність 200 знаків/с (при використанні вбудованих шрифтів в режимі draft), тобто може надрукувати сторінку стандартного тексту (близько 30 стрічок) з досить скромною якістю за 10 с; високоякісний же друк займе до 2 хв. Струминний НР DeskJet 600 друкує з швидкістю близько 4 сторінок/хв з дозволом 600 точок/дюйм (досить висока якість друку); по швидкості він переважає вказаний матричний приблизно в 1,5 раза. Лазерний НР “LaserJet SL” по наведених характеристиках такий же, як і вказаний вище струминний , але по вартості переважає його майже вдвоє.
Існують і принтери, працюючі на інших фізичних принципах, але по поширенню вони значно поступаються тим, які обговорювалися вище.
До принтерів близькі за призначенням плотери – спеціалізовані пристрої виведення на папір креслень і малюнків. Малюнок виготовляється спеціальним пером, яке керується електронним блоком; для кольорового плотера необхідно декілька пер. Плотер необхідний як частина АРМа проектувальника, інженера–конструктора, архітектора. В силу спеціалізованості і високої вартості плотери не являються пристроями масового поширення.
Плотер – дослівно побудівник  кривих - пристрій відомий у нас під назвою графопобудівник або плотер. Він призначений для виведення комп’ютерної графічної інформації на папір, плівку, кальку і т. і. Під плотером в класичному варіанті розуміють пірйовий плотер. Його прабатьками можна назвати самописці, які застосовуються, наприклад, при знятті електрокардіограм серця. Цей пристрій складається з механізму рівномірного пересування паперу (вісь х) і механізму перетворення вимірюваної електричної величини у рух пера. Спроби використати подібні пристрої для технічного креслення, призвели до створення перших плотерів. В 1959 році фірма CalComp запропонувала світу першу модель барабанного плотера CalComp 565. Так почалось життя нового класу пристроїв. По конструктивному виконанню в сімействі плотерів можна виділити підмножини – планшетні, рулонні, барабанні.
У зв’язку із зростаючою популярністю систем настільних видавництв і широким використанням комп’ютерних (електронних) документів, у яких текстовий матеріал суміщається з графікою (схемами, малюнками і т.п.) важливим засобом введення в комп’ютер для наступної обробки великих об’ємів даних і образної інформації стають сканери і пристрої оптичного розпізнавання символів.
Сканер і пристрій ОРС можна уявити собі як свого роду фотоапарат, який робить “знімок” того, що зображено на папері. Однак після руху затвору такого фотоапарату зображення не потрапляє на фотоплівку, а перетворюється у потік цифрових сигналів. Через інтерфейсну плату, встановлену в гнізді введення-виведення, ця інформація потрапляє в комп’ютер і перетворюється у файл особливого формату.
Часто разом з комп’ютером виявляється сканер – пристрій для введення з листа паперу документів (текстів, креслень і т. д.). Промінь світла з величезною швидкістю пробігає по листку паперу, світлочутливими датчиками сприймається яскравість (а іноді і колір) відбитого світла і трансформується в двійковий код. Сканери бувають кольоровими та монохроматичними, з різними можливостями, різних розмірів оброблюваних зображень, настільними та ручними.
Будь–яку інформацію сканер сприймає як графічну. Якщо це текст, то для того, щоб комп’ютер розпізнав його в такій якості і дозволив далі обробляти як текст (наприклад, програмами типу редактор текстів), потрібна спеціальна програма розпізнавання, яка дозволяє виділити в зчитаному зображені окремі символи і співставити їм відповідні коди символів. Це досить складна задача, але вона успішно вирішується.
Зовсім недавно з’явилися пристрої мовного введення, які дозволяють користувачу замість клавіатури, миші та інших пристроїв використовувати мовні команди (чи переказувати текст, який повинен бути занесений в пам’ять у вигляді текстового файлу). Можливості таких пристроїв досить обмежені, хоча вони постійно удосконалюються. Проблема не в тому, щоб записати мову, піддати її дискретизації і ввести коди в комп’ютер (при сучасному рівні техніки це нескладно), а щоб розпізнати зміст сказаного і представити його, наприклад, в текстовій формі, яка допускає наступну комп’ютерну обробку.
Ще до обчислювальної системи можуть під’єднуватись аналого–цифрові і цифро–аналогові перетворювачі для зв’язку комп’ютера з датчиками різних фізичних величин (температури, тиску в рідинах і газах, хімічного складу газового середовища, освітленості поверхні, лінійних розмірів вимірюваних тіл і т. д.), а також для передачі управляючих сигналів комп’ютера на різні керовані ними прилади і механізми, верстати, роботи і т. п. Управління цими зовнішніми пристроями здійснюється комп’ютером за спеціальними програмами, які називають драйверами (від англійської to drіve –управляти). Кожному типу зовнішніх пристроїв відповідає окремий драйвер.
На шині розширення материнської плати знаходяться від 3 до 12 слотів, в які можуть вставлятися спеціальні карти (плати)розширення. Кабелі, які відходять від роз’ємів на задній панелі комп’ютера під’єднуються до спеціальних карт, підключених до шини розширення. Крім розглянутих, існують ще ігрові карти, на яких вмонтовано порт джойстика (для ручного керування рухом курсору на екрані монітора) та звукові карти – аудіо плати (Audіo Cards, Sound Card) призначені для спряження комп’ютера з джерелом аудіо сигналів, а також вихідними аудіо пристроями та акустичними системами. Звукові карти поділяють на 2 великі групи: одні можуть відтворювати оцифровану музику, інші – синтезувати музичні тони. На ринку домінують два стандарти звукових карт: Adlіb – що переважає (домінує) серед синтезуючих карт, і Sound Blaster, лідер на ринку оцифровок.
Синтезатори звуку – своєрідні пристрої виведення. Найпростіші з них є в арсеналі майже у всіх персональних комп’ютерів і являють собою звичайний малогабаритний динамік, напруга сигналу на якому з більшою частотою змінюється комп’ютером. Таким способом вдається подати простий звуковий сигнал, який вказує на початок якоїсь події. Багато мов програмування доповнюються командами типу BEEP, SOUND, які дозволяють програмувати серії звуків. Якщо генератор фізично реалізований так, що частота піддається регулюванню, то можна запрограмувати нескладну мелодію, а якщо є декілька незалежних звукогенераторів, то – і звучання оркестру. Для цього в сучасних комп’ютерах встановлюється спеціальна плата – звукова карта, – здатна перетворювати аналоговий звуковий сигнал в послідовність двійкових цифр і навпаки. Існують і синтезатори мови, призначення яких зрозуміле з назви.
Графічні планшети і діджитайзери передбачають великий степінь участі користувача в процесі введення інформації. Здебільшого пристрої механічної дії. Графічний планшет містить пластину, на поверхні якої користувач малює спеціальним олівцем. У пластину вмонтовано датчики, які фіксують поточний стан гострого кінця олівця і передбачають відповідний сигнал (попередньо перетворений у цифрову форму) в комп’ютер. Послідовність положень вістря можна запам’ятати в пам’яті комп’ютера і потім видати на екран дисплея у вигляді зображення лінії. При цьому можливий варіант формування зображення в режимі реального часу, тобто практично одночасно і у тому ж темпі, в якому малює користувач.
Після створення телефону Олександром Беллом багато хто із вчених займалися питаннями передавання і приймання сигналів по телефонним лініям. На початку 30-х років Едвін Армстронг винайшов частотну модуляцію, яка швидко стала важливою частиною передавання даних. Периферійним комп’ютерним пристроєм, що забезпечує передавання даних за допомогою телефонної мережі є модем. Модем можна застосовувати для посилання і прийому комп’ютерних файлів. Можна передавати файли як повідомлення або з оперативних служб і електронних бюлетенів – це електронні послуги, які дозволяють з’єднуватись з іншими користувачами з метою придбання товарів; внесення або знімання коштів з рахунку; увійти в базу даних для пошуку потрібного матеріалу, отримання новин, прогноз погоди; замовлення білетів на літак і т.д.
Щоб модем працював, необхідна спеціальна програма, яка допомагає йому взаємодіяти з комп’ютером. Вона також допомагає модему взаємодіяти з іншими комп’ютерами, що викликаються по телефону. Комунікаційні програми, як і модеми розробляються багатьма фірмами. Ці програми можна поділити на універсальні і спеціалізовані. Універсальні програми призначені для організації взаємодії зі всіма видами оперативних служб, а спеціалізовані – призначені для роботи з конкретною оперативною службою. У склад деяких інтегрованих пакетів наприклад Mіcrosoft Works, Lotus Works, Word Perfect Works, або ClarіsWorks, може входити комунікаційна програма. У середовищі Wіndows є проста комунікаційна програма Termіnal. Може на жорсткому диску міститися каталог з іменем Comm, Modem або з іншими назвами, що відносяться до комунікації. Не виключено, що комунікаційний пакет завантажено в комп’ютер під час купівлі. Практично усі нові сучасні модеми мають можливість факсування, перетворюючи комп’ютер у факс-машину. Факс-машини практично взаємодіють так само, як модеми, тому недивно, що їх вирішили поєднати у одному пристрої. Факс-модеми виглядають так, як і звичайні внутрішні або зовнішні модеми. Насправді, факс-модеми не тільки виконують всі функції звичайного модему, але й за спеціальною вказівкою діють як факс-машина.
Факс-машина визначається як електронний пристрій, що застосовується для створення факсиміле документа, яке можна передати по телефонним лініям. Факсимільна машина створює копії переданих оригінальних документів.
Однак тип даних, що передаються факс-машиною, зовсім відрізняється від типу даних, що передаються модемом. Факс-машина копіює, або сканує, оригінальний документ, текст або малюнок і передає його електронними засобами. Незалежно від того, що являє собою документ, він вважається графічним зображенням. Факс-машина сканує зображення, розбиває його на окремі пік селі або точки і перетворює точки в аналогові сигнали для передачі по телефонній лінії. Приймаюча факс-машина реалізує зворотній процес і перетворює дані в факсиміле оригінального документа.
Для роботи факс-модема потрібна програма факсування. Новіші програми факсування можуть мати можливість оптичного розпізнавання символів-це значно спрощує процес редагування. Програми: Wіn Fax PRO, Fax Works, Ultra Fax, Bіt Fax, Fax Tracker, Fax Master.
Доба електронних машин, визначена природою наближається до кінця, оскільки тепло, що виділяється в мікросхемах, “надійно охороняє” підступи до мікросвіту, адже чим менша мікросхема, тим вищий рівень теплових шумів і тим важче його уникнути.
Одним із шляхів удосконалення обчислювальних машин є заміна електронних процесів оптичними. Оптичними каналами (світловодами) можна поширювати інформацію зі швидкістю світла, і не лише війкові коди, але й цілі зображення, телевізійні кадри.
На оптичних носіях інформації зберігається також на кілька порядків більше завдяки збільшенню густини запису.
Різновидом оптичної пам’яті є голограми. Інформаційна ємність площинних голограм становить 106 біт/см2, об’ємних – 1010 біт/см3.
Розробляють способи керування оптичним випромінюванням, які повинні забезпечити створення оптичних процесорів
Існують і інші технології створення сучасних, більш дешевих і менш енергоємних засобів збереження інформації. Мова йде про так звану протонну пам’ять (protonіc memory) та про принцип збереження інформації на основі фотонного методу (protonіc method). Щодо останнього методу, то інформація в пристроях, основаних на ньому зберігається в органічних молекулах в матрицю в полімеру. В ідеалі згідно з цим методом для збереження одного біта інформації потрібно лише одну молекулу та два фотони. У такому випадку для збереження 100 терабіт потрібно буде мати матрицю у вигляді куба з гранню лише в два сантиметри. (Sandіa Natіonal Laboratorіes, France Telecom, Call/Recall Comр.)
Стосовно новинок у апаратному забезпеченні, то можна зазначити також про такі випадки людства:
 Компанія Mіcrovіsіon (Sіattle) розробила сітчастий дисплей, здатний формувати точно такий же світловий пучок, який потрапляє в очі, коли ми дивимося на екран монітора. В результаті розповсюдження приладів, подібний до такого віртуального сітчастого дисплею, зовсім відпаде необхідність в будь-якому екрані.
 Фахівці з французького бюро Burean Etudes (BEV) Stockplus розробили процесор візуального сприйняття загального призначення – так зване “електронне око”. Мікросхема, що імітує око містить 5 млн колбочок, які відповідають за “кольоровий зір”, і 140 млн. Паличок, які забезпечують “чорно-білий зір”. Таке “електронне око” може фіксувати не менше різкі, але й нечіткі контури.
 В Берлінському дослідницькому університеті ім. Генріха Герца винайшли технологію “Blіck”, за якою забезпечена можливість управління комп’ютером за допомогою погляду. Згідно з цією технологією може з часом відпасти потреба в клавіатурах і маніпуляторах, подібних до миші, трекболу і т.д. В основу цієї системи покладено технологію мультиплексування (dіrectіon multіplexіng), а за положенням голови і очей користувача спостерігають дві камери і стереоскопічний дисплей. Якщо погляд користувача затримався на якомусь об’єкті довше, ніж на 0,1 секунди, об’єкт “оживає” – змінює свою форму, “породжує” нові об’єкти і т.п.
 В США, Японії та в Україні створено технологічну базу нейрокомп’ютерів нового покоління. В таких системах інформація опрацьовується згідно з принципами функціонування нервової системи людини. Персональні нейрокомп’ютери “Nenro-07” і “FMR” створено японськими фірмами NІІHON DENKІ та FUJІTSU ще в 1988-1989 роках. Проте ЕОМ на основі штучних нейронних мереж, яка б моделювала роботу людського мозку з сотнею мільярдів нейронів та тисячами синапсів ще не створено. Потрібної обчислювальної потужності суперкомп’ютери досягнуть в районі 2007 року. Дослідженнями нейромережевих технологій займаються: CSS (США), тактико-технічне бюро фірма DARPA (військова оборона США), Інститут проблем математичних машин і систем НАН України, Інститут кібернетики НАН України та ін.
 Десять років тому дослідники з Кембриджа відкрили нову властивість пластмаси: при певному впорядкуванні молекул, непровідні полімери починають поводитись подібно до світло діодів з класичних напівпровідників. Виникла ідея створення нових типів моніторів – із пластика (який дуже скоро буде можна згортати). Але життєвий ресурс таких дисплеїв складає поки що чуть більше 30000 годин. За 5-7 років з’являться перші кольорові полімерні монітори
 З 1993 року в комп’ютерних мережах почали використовуватись без провідникові зв’язки. Основні постачальники послуг сотового зв’язку: AT&T, Bell Atlantіc Mobіle Systems, McCaw Cellular, GTE Mobіl Net. Локальних мережах все більшого розповсюдження набуває інфрачервоний зв’язок, який не лише безпечний, але й не викликає електричного смогу, що утворюється при радіопередаванні. Інфрачервона технологія нового покоління дає можливість швидкого і простого підключення до мережі і різноманітних пристроїв, як-то: принтерів, цифрових камер, ноутбуків. Недоліком такого роду зв’язку є те, що фізичні перешкоди на шляху інфрачервоного світла заважають передаванню даних, тому прилади, що з’єднуються таким чином повинні знаходитись в одній кімнаті і на певній відстані один від одного, щоб не змішувались інфрачервоні потоки:
(ИЧ принтери –  НР, Lexmark, Mіnolta, Cіtіzen
Камери –  Fujі, Photo Fіlm, Nіkon, Konіca.
Ноутбуки – Compaq, HP, NEC, Dіgіtal Equіpment, ІВМ, Sharp, Texas
Іnstruments, Toshіba...)
 Серед периферійного обладнання спостерігається тенденція поєднання кількох функцій в одному прикладі: репрографічні комплекси (сканер + принтер), копі р/ принтерів, (Oce, Xerox, Docu Color) моделі цифрових фото (відеокамер із збереженням зображень на дискетах 3,5 дюймах, зйомник накопичувачах типу Flash Cards або Smart Medіa картах (DІMAGE, MVC – FD, POLAROІD).
 Розвиваються також технології друкуючих периферійних пристроїв: для портативних комп’ютерів найкраще підходять термальні (thermal) принтери, що друкують як і факс-машини, розігріваючи вощений папір; принтери з термальним перенесенням створені за принципом перенесення на папір з фарбованої стрічки за допомогою тепла; популярним стає твердо чорнильний або термопластичний друк, за допомогою якого можна отримувати кольорові зображення з якістю, близькою до фотографічної; світлодіодний та лазерний друк також досягнув високої поліграфічної якості, на базі якої будується діяльність потужних документ-центрів і систем масового друку документів.
 Популярними комп’ютеросумісними  пристроями стають планувальники  (Netscape) та кишенькові органайзери  (Palm PіLot), що допомагають успішно вести справи діловим людям.
Усі зовнішні пристрої комп’ютерів в порівнянні з центральними мають набагато меншу швидкодію. Тому тепер  потрібно збільшувати швидкодію периферійного обладнання, а вже потім створювати нові технології виготовлення центральних пристроїв – процесорів і пам’яті. В наукових колах точаться майже фантастичні розмови про створення схем на базі органічних молекул з використанням досягнень біохімії та генної інженерії. Можливо, що в майбутньому безпосередньо з розчинів будуть вирощувати готові схеми обчислювальних машин, а комп’ютери створюватимуть у пробірці під дією спеціальних бактерій. Уже проводять експерименти з молекулами білка, хімічна структура яких могла б перебувати у 2-х станах, тобто працювати в двійковій системі.
На допомогу традиційним методам хімічної технології прийде генна інженерія. В бактеріях можна спричинити спеціальні генетичні зміни, що дасть змогу синтезувати наперед задану білкову конструкцію, створивши таким чином готові елементи біопроцесора і біопам’яті.  З таких елементів можна буде будувати складні структури майбутніх комп’ютерів.

 

Яндекс.Метрика >