Аппаратные средства и программное обеспечение

Аппара́тное обеспече́ние [1] [2] [3] [4] , аппаратные средства, компьютерные комплектующие, «железо», (англ. hardware ) — электронные и механические части вычислительного устройства, входящие в состав системы или сети, исключая программное обеспечение и данные (информацию, которую вычислительная система хранит и обрабатывает). Аппаратное обеспечение включает: компьютеры и логические устройства, внешние устройства и диагностическую аппаратуру, энергетическое оборудование, батареи и аккумуляторы [5] . К аппаратному обеспечению относятся устройства, образующую конфигурацию компьютера. Различают внутренние и внешние устройства. Согласование между отдельными узлами и блоками выполняется с помощью аппаратно-логических устройств, называемых аппаратными интерфейсами. Стандарты на аппаратные интерфейсы называют протоколами. Протокол – это совокупность технических условий, которые должны быть обеспечены разработчиками устройств. Персональный компьютер – универсальная техническая система, конфигурацию которой можно изменять по мере необходимости.

Компоненты оборудования

Теперь, когда мы понимаем разницу между аппаратным и программным обеспечением, давайте узнаем об аппаратных компонентах компьютерной системы. Помните: оборудование включает в себя физические части компьютера, которым управляет программное обеспечение.

Процессор

Центральный процессор (ЦП) — это физический объект, обрабатывающий информацию на компьютере. Он берет данные из основной памяти, обрабатывает их и возвращает измененные данные в основную память. Он состоит из двух подразделений:

Блок управления (CU): контролирует поток данных из и в основную память
Арифметико-логический блок (АЛУ): обрабатывает данные

Архитектура фон Неймана

Этот дизайн компьютерной архитектуры, созданный Джоном фон Нейманом в 1945 году, до сих пор используется в большинстве компьютеров, производимых сегодня. Архитектура фон Неймана основана на концепции компьютера с хранимой программой. Данные инструкции и программы хранятся в одной памяти.

Эта архитектура включает в себя следующие компоненты:

Устройство управления
Входы / Выходы
Арифметико-логический блок (АЛУ)
Блок памяти
Регистры

Блоки ввода и вывода

Устройство ввода принимает входные данные из реального мира или устройства ввода и преобразует эти данные в потоки байтов. Общие устройства ввода включают клавиатуру, мышь, микрофон, камеру и USB.

Устройство вывода, с другой стороны, берет обработанные данные из хранилища ЦП и представляет их в понятном для человека виде. К распространенным устройствам вывода относятся экраны мониторов, принтеры и наушники.

Единицы хранения

После того, как данные извлечены и преобразованы, они должны быть сохранены в памяти. Единица хранения или память — это физическое пространство памяти. Он разделен на места хранения размером в байты.

Хранилище содержит миллионы байтов памяти для хранения всего, что мы хотим на нашем компьютере. Чтобы сохранить немного данных в памяти компьютера, мы используем схему, называемую защелкой, которая сохраняет предыдущий ввод, если он не сброшен. Мы можем создать схему, используя:

S-R latch
Gated S-R latch
D latch

Объем памяти

В аппаратной памяти компьютера есть компоненты. Основная память или оперативная память (RAM) — это физическая память внутри компьютера. В нем хранятся данные и инструкции, к которым ЦП может получить прямой доступ. Компьютеры обычно имеют ограниченный объем оперативной памяти для хранения всех ваших данных.

Именно тогда и приходит в употребление вторичное хранилище. Вторичное хранилище увеличивает основную память и содержит данные и программы, которые не нужны немедленно.

К вторичным устройствам хранения относятся жесткие диски, компакт-диски (CD), USB-накопители и т. Д. ЦП не может получить прямой доступ к вторичным устройствам хранения.

Содержание

Аппаратное обеспечение вычислительных систем — обобщённое название оборудования, на котором работают компьютеры и сети компьютеров.

Читайте так же:

Зависает компьютер на английском

К аппаратному обеспечению обычно относят:

системную логику

Некоторая часть задач, выполняемая аппаратным обеспечением может быть выполнена частично или полностью с помощью программной эмуляции, например, в персональных компьютерах часто используется программная реализация протоколов связи модемов, программная эмуляция функций отрисовки 3D изображений. Обычно перенос выполняемой задачи из аппаратной части в программную уменьшает стоимость оборудования, но увеличивает нагрузку на центральный процессор.

В случае существенной нагрузки на процессор определённого рода задачами, для повышения производительности производят обратную операцию: аппаратно реализуют часть алгоритма, уменьшая участие процессора в выполнении алгоритма.

Примеры аппаратной реализации алгоритмов, которые могли бы быть реализованы программно:

Персональный компьютер

В состав системного блока входят:

слоты расширения шин — PCI, PCI-E, USB, FireWire, AGP (устарела), ISA (устарела), EISA (устарела) устройств — хранения: IDE, SCSI, SATA, SAS или других типов, находящиеся непосредственно на материнской плате (встроенные) либо на платах расширения. (встроенный или в виде отдельной платы), передающий сигнал на монитор (сетевая плата)

Через контроллеры к материнской плате при помощи шлейфов кабелей, сигнальных и питания, подключаются находящиеся внутри системного блока возможные элементы:

оптический накопитель типа CD-ROM и другие устройства.

Кроме того, в аппаратное обеспечение компьютера также входят внешние (по отношению к системному блоку) компоненты — периферийные устройства в различных сочетаниях:

Все ли могут компьютеры

Отдельно хочу остановиться на широко распространенном мнении среди компьютерных новичков, будто бы компьютер – это такая чудо-машина, которая может самостоятельно «думать» или «понимать» все то, что он показывает.

На самом деле компьютер может лишь механически отображать точки, линии, цвета при помощи, например, монитора, принтера благодаря установленному на нем программному обеспечению.

Человеческий мозг сам узнаёт в том, что показывает компьютер, определенные образы, числа, слова и сам придает им те или иные значения, наделяет определенным смыслом, иногда даже сверхестественным.

Однако компьютер может работать лишь по программе — то есть, по заложенной в него инструкции. Он не обладает абстрактным мышлением, присущим человеку. Он также лишен эстетического восприятия и не способен творить, фантазировать, размышлять и самообучаться.

Чтобы «научить» компьютер фантазировать, надо создать для него соответствующие программы-инструкции. Однако современная компьютерная база пока этого не позволяет.

О компьютерных переводчиках

Как Вы думаете, почему до сих пор нет хороших компьютерных переводчиков текстов с одного языка на другой? Все дело в том, что пока невозможно создать программное обеспечение, способное проделывать ту же работу, которая происходит в голове у профессионального переводчика при переводе литературных текстов, наполненных символизмом, эмоциональностью, скрытыми смыслами и аллюзиями.

Переводчик подобных текстов фактически является соавтором книги, ведь он не переводит ее дословно, а пытается проанализировать, прочувствовать, пропустить через себя. Компьютеру такое пока не под силу.

Технические тексты, однако, компьютер переводит вполне сносно, поскольку здесь он имеет дело с однозначными терминами и клишированными грамматическими конструкциями, не скрывающими никакого потайного смысла и не передающими никаких чувств.

Компьютер, без сомнения, очень умная современная вычислительная машина, но это всего лишь помощник человека и зачастую незаменимый помощник. Именно поэтому я предлагаю Вам активно изучать и осваивать те возможности, которые он нам предоставляет.

Упражнения по компьютерной грамотности

1) Вам подарили сканер (в рабочем состоянии). Вы его подключили к ПК, а он не работает. В чем может быть причина? Пишите в комментариях свои соображения.

2) Один и тот же фотограф провел съемки для двух пар на их свадьбах. Затем он прислал первой паре ссылку на Облако, в которой находился весь отснятый материал с их свадьбы. Для второй пары он подготовил и выслал другую ссылку с Облака с их свадебными фотографиями. Обе пары проверили ссылки, которые им прислал фотограф. Заодно они посмотрели свои фото, остались довольны. Одна пара ничего не стала делать с полученными фото, а вторая пара скачала их на свой компьютер и еще сохранила на флешку. Затем обе пары уехали на месяц. Напишите в комментариях, какой вариант надежнее и почему.

Впервые опубликовано 12 января 2010
Последнее обновление 21 мая 2020

Ступин Андрей Анатольевич

— Аппаратн ые средства

К аппаратным средствам, которые заставляют работать ar на мобильных устройствах, относятся акселерометры, гироскопы, видеокамеры – они служат для отслеживания движений.

Рис унок 6. Принцип действия акселерометра и гироскопа

Акселерометр: измеряет ускорение, которое представляет собой изменен ие скорости, деленное на время – это мера изменения скорости. Ускоряющие силы могут б ыть статическими / непрерывными, как гравитация или динамическими , как движение или вибрации.

Гироскоп: измеряет и / или поддерживает ориентацию и угловую скорость. Когда вы изменяете ротацию телефона во время использования функции AR, гироскоп измеряет это вращение, а программное обеспечение обеспечивает правильную реакцию цифровых объектов.

Видеокамера: телефонная камера обеспечивает прямую трансляцию окружающего реального мира, на который накладывается AR-контент. В дополнение к самой камере, телефоны с поддержкой AR (на Android и iOS), используют дополнительные технологии, такие как машинное обучение, сложная обработка изображений и компьютерное зрение, для создания высококачественных изображений и пространственных карт для мобильной AR.

Рис унок 7. Место расположения аппаратных средств в смартфоне

Также к аппаратным средствам , котор ы е заставля ю т работать AR на мобильных устройствах , относятся: магнитометр, GPS , дисплей – они служат для отслеживания местоположения.

Магнитометр: дает смартфонам простую ориентацию, связанную с магнитным полем Земли. Благодаря магнитометру ваш телефон всегда знает, в каком направлении находится север, что позволяет ему автоматически поворачивать цифровые карты в зависимости от вашей физической ориентации. Это устройство является ключом к приложениям AR на основе определения местоположения.

GPS: глобальная навигационная спутниковая система, которая обеспечивает геолокацию и информацию о времени для приемника GPS, как в вашем смартфоне. Это устройство позволяет создавать приложения AR на основе определения местоположения.

Дисплей: дисплей на вашем смартфоне важен для четкого изображения и отображения 3D-моделей.

— Программные средства

В AR приложении должно создаваться ощущение реальности, для этого необходимо, чтобы цифровые объекты ве ли себя так же, как реальные.

Масштаб и размер цифровых объектов .

В дополнение к сохранению местоположения размещения в реальном мире, объекты AR должны быть в состоянии масштабироваться. Когда к вам приближается из далека машина, оно сначала маленькая , но с приближением становится всё больше.

Так же происходит, когда вы идете и приближаетесь или удаляетесь от объектов, они увеличиваются или уменьшаются. Наше физическое расстояние от данного объекта и наша ориентация относительного него меняет то, каким он нам каж е тся.

Хорошо сделанное приложение AR будет включать объекты, которые не только правильно размещены, но и будут выглядеть иначе, если вы стоите прямо рядом с ним, под ним, над ним или смотрите издалека, т.е. масштабироваться.

Размещение и масштабирование – это программные средства , которые позвол яют реальные аналоги заменить AR объектами .

Перекрытие – это программное средство, которое определяет, что происходит, когда изображение или объект закры вается другим.

Рассмотрим пример, для иллюстрации перекрытия. Если вы поднесете руку к лицу, вы закроете изображение наблюдаемого объекта рукой. Однако, представьте, что если вы поднесите руку к лицу, а объект все еще будет виден, вы, вероятно, будете удивлены, т.е. перекрытия не произошло, чего не может быть в реальном мире.

AR объекты должны функционировать по правилам перекрытия для достижения реалистичности. Для этого необходимо, что бы программно-аппаратное обеспечение AR не только понима ло , где находи тся объект в комнате, но также определяло относительное расстояние от него до пользователя по сравнению с любыми другими объектами, физическими или цифровыми. Перекрытие означает, что виртуальные объекты будут скрываться за другими виртуальными объектами и объектами реального мира.

Например, вы перемещаетесь за стеной и видите объекты AR, которые находятся за ней – это наруш ает ваше чувство погружения в дополненную реальность , то есть ощущение того, что объекты AR фактически находятся в реальном мире, а не в приложении. Фактически перекрытие требует постоянной калибровки, поскольку пользователи могут двигаться в любом направлении , в любой момент, поэтому – это один из самых сложных аспектов построения успешного AR-контента.

Позже мы поговорим о том, какие в настоящее время существуют технически е ограничени я в мобильной AR, котор ы е разработчики должны учитывать в своих приложениях.

Зависимость от освещения

Подобно объектам реального мира, объекты в AR должны реагировать на различные модели освещения, чтобы соответствовать нашим ожиданиям. Все цвета и тени, отбрасываемые этими объектами, должны вести себя должным образом , как при первоначальном освещении сцены (изображение, которое мы видим на экране смартфона с дополненными цифровыми объектами) , так и в случае изменения освещения. Например, если вы уменьшаете свет во время работы приложения AR, то объекты AR должны изменить цвет и внешний вид – цвета должны ста ть менее яркими, затемненными .

Точно так же, если вы перемещаете объект, тени должны двигаться со вместно с объектом , как в реальной жизни.

Физически цельные объекты

AR объекты должны выглядеть сплошными цельными предметами. Когда вы создаете AR — контент, учитывайте : объекты AR никогда не должны взаимо пересекаться с объектами реального мира (проникать в них), и при этом они не должны висеть в воздухе, если они не летательные объекты (самолет, воздушный шар, бабочка, птица и пр.) . Если какая-либо из этих ошибок будет допущена в AR приложении, это нарушит погружение пользователей в дополненную реальность.

Следующее средство реализма – соответствие контекст у, сам ое сложное в реализации. Программно-аппаратное обеспечение AR должно идентифицировать практически каждый объект в наблюдаемом пространстве.

Например, н ужно понимать, что рядом с книжным шкафом, вазой и телевизором стоят стол и стул. Нужно знать, какой из этих предметов выше, короче, толще или шире других, и как это меняется, когда объект перемещается в пространстве.

Это сложная задача. Быстрая и безошибочная генерация этой информации – точность, плавность или функциональность цифровых объектов – одна из самых больших проблем, стоящих сегодня перед создателями AR. Такие компании, как Google и Apple, вкладывают средства в программно-аппаратную поддержку инструментов разработки, таких как AR Core и ARKit , для решения некоторых из этих проблем.

Сделаем выводы по относительно достижения реализма AR объектов с помощью программно-аппаратных средств:

• Чтобы казаться реальным, объект AR должен действовать как его эквивалент в реальном мире.

•Погружение в дополненную реальность – это чувство, что цифровые объекты принадлежат реальному миру.

• Прерывание погружения означает, что чувство реализма было нарушено; в AR это обычно объект, ведущий себя так, что он не соответствует нашим ожиданиям.

• Размещение – это когда отслеживание цифрового объекта фиксируется или привязывается к определенной точке в реальном мире.

• Масштабирование – это когда размещенный объект AR меняет размер и / или размер относительно положения устройства AR.

Например, когда пользователь отходит или приближается к объекту AR, он чувствует, что объект становится больше или меньше в зависимости от расстояния до смартфона относительно объекта. Объекты AR дальше от смартфона выглядят меньше, а объекты ближе – больше.

• Перекрытие происходит, когда один объект блокирует другой объект от просмотра.

• Программное и аппаратное обеспечение AR должны поддерживать «контекстное соответствие», отслеживая физические объекты в любом заданном пространстве и понимая их взаимосвязи друг с другом – то есть, какие из них выше, короче, толще и т. д.

Клавиатура

Клавиатура является одним из основных способов общения с компьютером и ввода данных. Есть много различных типов компьютерных клавиатур, таких как проводные, беспроводные, эргономичные, мультимедийные, и т.д. Разница в них, это наличие дополнительных клавиш и некоторое отличие в расположении клавиш.

Стандартная клавиатура, как правило, имеет 101/102 клавиши, её условно можно разделить на большую и малую половины. Малую ещё называют – цифровая клавиатура. Каждая клавиша имеет своё назначение, а некоторые задействованы в сочетаниях.

Если вы хотите улучшить свои навыки печати, я советую вам воспользоваться клавиатурным тренажером СОЛО на клавиатуре. Когда я учился слепому методу печать, то пользовался именно этим тренажером, и результат не заставил себя долго ждать!

Мышь – периферийное устройство, известно как указатель в графическом интерфейсе пользователя. Это позволяет выбрать объект на экране, а кнопки позволяют выделять объекты, открывать документы и т.д. Стандартная мышь имеет две кнопки (левая и правая) и колесо прокрутки.

Существует два основных вида мышей: оптические и механические. Но механические, уже прошлый век. На подходе новое поколение — лазерные мыши.

В оптический мыши используется электронный глаз, отслеживающий движение на плоскости. Такая мышь легка в управлении и не нуждается во внутренней чистке.

В механической мыши используется металлический шарик в резиновой оболочке, и две шестерёнки по оси Х и Y, для обнаружения движения. Как правило, механическая мышь дешевле, но требует регулярной чистки для поддержания ее в рабочем состоянии.

Традиционно, мышь подключается к компьютеру с помощью USB или PS/2 соединения. Вы также можете купить беспроводную мышь, которая подключается по Bluetooth, а отсутствие провода на рабочем столе, оставляет свободу для манёвра.

голоса

Рейтинг статьи

Аппаратные средства и программное обеспечение