2. Общая схема компьютера

По своему назначению компьютер — это универсальный прибор для работы с информацией. По принципам своего устройства компьютер — это модель человека, работающего с информацией.

Персональный компьютер (ПК) — это компьютер, предназначенный для обслуживания одного рабочего места. По своим характеристикам он может отличаться от больших ЭВМ, но функционально способен выполнять аналогичные операции. По способу эксплуатации различают настольные (desktop), портативные (laptop и notebook) и карманные (palmtop) модели ПК. Аппаратное обеспечение. Поскольку компьютер предоставляет все три класса информационных методов для работы с данными (аппаратные, программные и естественные), принято говорить о компьютерной системе как о состоящей из аппаратных и программных средств, работающих совместно. Узлы, составляющие аппаратные средства компьютера, называют аппаратным обеспечением. Они выполняют всю физическую работу с данными: регистрацию, хранение, транспортировку и преобразование как по форме, так и по содержанию, а также представляют их в виде, удобном для взаимодействия с естественными информационными методами человека.

Совокупность аппаратных средств компьютера называют его аппаратной конфигурацией.

Программное обеспечение. Программы могут находиться в двух состояниях: активном и пассивном. В пассивном состоянии программа не работает и выглядит как данные, содержательная часть которых — сведения. В этом состоянии содержимое программы можно «читать» с помощью других программ, как читают книги, и изменять. Из него можно узнать назначение программы и принцип ее работы. В пассивном состоянии программы создаются, редактируются, хранятся и транспортируются. Процесс создания и редактирования программ называется программированием.

Когда программа находится в активном состоянии, содержательная часть ее данных рассматривается как команды, согласно которым работают аппаратные средства компьютера. Чтобы изменить порядок их работы, достаточно прервать исполнение одной программы и начать исполнение другой, содержащей иной набор команд.

Совокупность программ, хранящихся на компьютере, образует его программное обеспечение. Совокупность программ, подготовленных к работе, называют установленным программным обеспечением. Совокупность программ, работающих в тот или иной момент времени, называют программной конфигурацией.

Устройство компьютера. Любой компьютер (даже самый большой) состоит из четырех частей:

• устройства ввода информации

• устройства обработки информации

• устройства хранения

• устройства вывода информации.

 Конструктивно эти части могут быть объединены в одном корпусе размером с книгу или же каждая часть может состоять из нескольких достаточно громоздких устройств

Базовая аппаратная конфигурация ПК.

Базовой аппаратной конфигурацией персонального компьютера называют минимальный комплект аппаратных средств, достаточный для начала работы с компьютером. С течением времени понятие базовой конфигурации постепенно меняется. 

Чаще всего персональный компьютер состоит из следующих устройств:

Дополнительно могут подключатся другие устройства ввода и вывода информации, например звуковые колонки, принтер, сканер…

Системный блок — основной блок компьютерной системы. В нем располагаются устройства, считающиеся внутренними. Устройства, подключаемые к системному блоку снаружи, считаются внешними. Для внешних устройств используют также термин периферийное оборудование. Монитор — устройство для визуального воспроизведения символьной и графической информации. Служит в качестве устройства вывода. Для настольных ПК в настоящее время наиболее распространены мониторы, основанные на электронно-лучевых трубках. Они отдаленно напоминают бытовые телевизоры. Их вытесняют более качественные ЖК мониторы.

Клавиатура — клавишное устройство, предназначенное для управления работой компьютера и ввода в него информации. Информация вводится в виде алфавитно-цифровых символьных данных. Мышь — устройство «графического» управления.

Внутренние устройства персонального компьютера. Внутренними считаются устройства, располагающиеся в системном блоке. Доступ к некоторым из них имеется на лицевой панели, что удобно для быстрой смены информационных носителей, например гибких магнитных дисков. Разъемы некоторых устройств выведены на заднюю стенку — они служат для подключения периферийного оборудования. К некоторым устройствам системного блока доступ не предусмотрен — для обычной работы он не требуется. Процессор. Микропроцессор — основная микросхема персонального компьютера. Все вычисления выполняются в ней. Основная характеристика процессора — тактовая частота (измеряется в мегагерцах, МГц). Чем выше тактовая частота, тем выше производительность процессора. Так, например, при тактовой частоте 500 МГц процессор может за одну секунду изменить свое состояние 500 миллионов раз. Для большинства операций одного такта недостаточно, поэтому количество операций, которые процессор может выполнить в секунду, зависит не только от тактовой частоты, но и от сложности операций.

Единственное устройство, о существовании которого процессор «знает от рождения», — оперативная память — с нею он работает совместно. Оттуда поступают данные и команды. Данные копируются в ячейки процессора (они называются регистрами), а потом преобразуются в соответствии с содержанием команд. Более полную картину того, как процессор взаимодействует с оперативной памятью, вы получите в главах, посвященных основам программирования.

Оперативная память. Оперативную память можно представить как обширный массив ячеек, в которых хранятся числовые данные и команды в то время, когда компьютер включен. Объем оперативной памяти измеряется в миллионах байтов — мегабайтах (Мбайт).

Процессор может обратиться к любой ячейке оперативной памяти (байту), поскольку она имеет неповторимый числовой адрес. Обратиться к индивидуальному биту оперативной памяти процессор не может, так как у бита нет адреса. В то же время, процессор может изменить состояние любого бита, но для этого требуется несколько действий.

Материнская плата. Материнская плата — это самая большая плата персонального компьютера. На ней располагаются магистрали, связывающие процессор с оперативной памятью, — так называемые шины. Различают шину данных, по которой процессор копирует данные из ячеек памяти, адресную шину, по которой он подключается к конкретным ячейкам памяти, и шину команд, по которой в процессор поступают команды из программ. К шинам материнской платы подключаются также все прочие внутренние устройства компьютера. Управляет работой материнской платы микропроцессорный набор микросхем — так называемый чипсет.

Видеоадаптер. Видеоадаптер — внутреннее устройство, устанавливаемое в один из разъемов материнской платы. В первых персональных компьютерах видеоадаптеров не было. Вместо них в оперативной памяти отводилась небольшая область для хранения видеоданных. Специальная микросхема (видеоконтроллер) считывала данные из ячеек видеопамяти и в соответствии с ними управляла монитором.

По мере улучшения графических возможностей компьютеров область видеопамяти отделили от основной оперативной памяти и вместе с видеоконтроллером выделили в отдельный прибор, который назвали видеоадаптером. Современные видеоадаптеры имеют собственный вычислительный процессор (видеопроцессор), который снизил нагрузку на основной процессор при построении сложных изображений. Особенно большую роль видеопроцессор играет при построении на плоском экране трехмерных изображений. В ходе таких операций ему приходится выполнять особенно много математических расчетов.

В некоторых моделях материнских плат функции видеоадаптера выполняют микросхемы чипсета — в этом случае говорят, что видеоадаптер интегрирован с материнской платой. Если же видеоадаптер выполнен в виде отдельного устройства, его называют видеокартой. Разъем видеокарты выведен на заднюю стенку. К нему подключается монитор.

Звуковой адаптер. Для компьютеров IBM PC работа со звуком изначально не была предусмотрена. Первые десять лет существования компьютеры этой платформы считались офисной техникой и обходились без звуковых устройств. В настоящее время средства для работы со звуком считаются стандартными. Для этого на материнской плате устанавливается звуковой адаптер. Он может быть интегрирован в чипсете материнской платы или выполнен как отдельная подключаемая плата, которая называется звуковой картой. Разъемы звуковой карты выведены на заднюю стенку компьютера. Для воспроизведения звука к ним подключают звуковые колонки или наушники. Отдельный разъем предназначен для подключения микрофона. При наличии специальной программы это позволяет записывать звук. Имеется также разъем (линейный выход) для подключения к внешней звукозаписывающей или звуковоспроизводящей аппаратуре (магнитофонам, усилителям и т.п.).

Жесткий диск. Поскольку оперативная память компьютера очищается при отключении питания, необходимо устройство для длительного хранения данных и программ. В настоящее время для этих целей широко применяют так называемые жесткие диски. Принцип действия жесткого диска основан на регистрации изменений магнитного поля вблизи записывающей головки.

Основным параметром жесткого диска является емкость, измеряемая в гигабайтах (миллиардах байтов), Гбайт. Средний размер современного жесткого диска составляет 80 — 160 Гбайт, причем этот параметр неуклонно растет.

Дисковод гибких дисков. Для транспортировки данных между удаленными компьютерами используют так называемые гибкие диски. Стандартный гибкий диск (дискета) имеет сравнительно небольшую емкость 1,44 Мбайт. По современным меркам этого совершенно недостаточно для большинства задач хранения и транспортировки данных, но низкая стоимость носителей и высокая степень готовности к работе сделали гибкие диски самыми распространенными носителями данных.

Для записи и чтения данных, размещенных на гибких дисках, служит специальное устройство — дисковод. Приемное отверстие дисковода выведено на лицевую панель системного блока.

Дисковод CD-ROM. Для транспортировки больших объемов данных удобно использовать компакт-диски CD-ROM. Эти диски позволяют только читать ранее записанные данные — производить запись на них нельзя. Емкость одного диска составляет порядка 650-700 Мбайт.

Для чтения компакт-дисков служат дисководы CD-ROM. Существуют также устройства CD-RW, позволяющие осуществлять многократную запись.

Принцип хранения данных на компакт-дисках не магнитный, как у гибких дисков, а оптический. 

Коммуникационные порты. Для связи с другими устройствами, например принтером, сканером, клавиатурой, мышью и т. п., компьютер оснащается так называемыми портами. Порт — это не просто разъем для подключения внешнего оборудования, хотя порт и заканчивается разъемом. Порт — более сложное устройство, чем просто разъем, имеющее свои микросхемы и управляемое программно.

Сетевой адаптер. Сетевые адаптеры необходимы компьютерам, чтобы они могли обмениваться данными между собой.

Сетевые адаптеры могут быть встроены в материнскую плату, но чаще устанавливаются отдельно, в виде дополнительных плат, называемых сетевыми картами.

Устройство компьютера. Общая схема. Процессор, память. Страница 2

Содержание урока

Программная обработка данных на компьютере

Лабораторная работа № 2-1 «Проектируем рабочее место с компьютером: внутреннее устройство»

Лабораторная работа № 2-1

«Проектируем рабочее место с компьютером: внутреннее устройство»

1. Выберите устройства, которые входят в базовую комплектацию компьютера (соедините стрелками).

2. Какие функции в компьютере выполняет процессор?

________________________________________________________

3. Какие типы процессоров существуют?

___________________________________________________

4. Что такое ядра процессора и какую функцию они выполняют?

________________________________________________________

5. Какие функции в компьютере выполняет материнская плата?

___________________________________________________

6. Какие разъёмы имеются на системной плате?

________________________

________________________

________________________

________________________

7. Какие типы системных плат бывают?

________________________

________________________

________________________

________________________

8. Для чего компьютеру нужна оперативная память, если в нём есть долговременная память? Почему нельзя обойтись только долговременной памятью?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

9. Какой величине кратно значение оперативной памяти и почему?

Кратно ________________ ,

потому что_______________________________________

10. На что влияет величина оперативной памяти и почему?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

11. Каковы объёмы современных жёстких магнитных дисков?

_______________________________________________________________

12. Какова величина оперативной памяти у современных компьютеров?

_________________________________________________________

13. Какие существуют виды дисководов для оптических дисков?

_____________________

_____________________

_____________________

_____________________

Выводы

Основной вид моей деятельности:

______________________________________________

Поэтому я выбираю следующие устройства компьютера:

1. Материнскую плату _____________________________

Обоснование выбора:______________________________

_____________________________________________________

2. Центральный процессор __________________________

Обоснование выбора:______________________________

_____________________________________________________

3. Видеокарту _____________________________________

Обоснование выбора:______________________________

_____________________________________________________

4. ОЗУ ____________________________

Обоснование выбора:______________________________

_____________________________________________________

5. Жёсткий диск_______________________________________

Обоснование выбора:______________________________

_____________________________________________________

6. Оптический привод_______________________________

Обоснование выбора:______________________________

_____________________________________________________

Я выбираю дополнительные внутренние устройства:

___________________________________________________

___________________________________________________

Обоснование выбора: _________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

Оценка учителя: ________

Cкачать материалы урока

2.1. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ЭВМ. — Основы информатики

Общая схема современного компьютера была предложена выдающимся американским математиком венгерского происхождения Джоном фон Нейманом в июне 1945 г. По этой схеме компьютер состоит из двух основных частей: центрального процессора (ЦП) и памяти. Память хранит информацию, а ЦП выполняет ее обработку. Революционность идеи фон Неймана состоит в том, чтобы хранить в памяти не только данные, но и способы их обработки для получения из исходных данных того или иного результата. Для осуществления обмена информацией между человеком и компьютером в схему добавлены периферийные устройства — ввода/вывода.

Кроме того, в современных компьютерах используются так называемые накопители— устройства, предназначенные для постоянного хранения (накопления) данных и программ, необходимых для работы компьютера, и обмена этой информацией между накопителями и оперативной памятью компьютера. Накопители бывают на жестких магнитных дисках (винчестерах) и гибких магнитных дисках (дискетах). Такие накопители называют дисковыми, но бывают и другие виды накопителей.

Процессор, память и накопители на жестких и гибких магнитных дисках составляют системный блок современного ПК.

Необходимыми периферийными устройствами являются:

Клавиатура
— устройство ввода;

манипулятор
типа мышь — вспомогательное устройство ввода;

дисплей
(монитор) — необходимое устройство вывода.

Одной из плодотворных идей, положенных в основу ПК, является принцип открытой архитектуры. Согласно этой концепции компьютер не является единым неразъемным устройством, а имеется возможность его сборки из независимо изготовленных частей аналогично детскому конструктору. На основной электронной плате (системной) размещены только те блоки, которые осуществляют вычисления. Схемы, управляющие всеми остальными устройствами ПК (монитором, дисками, принтером и т.д.), реализованы на отдельных платах, которые вставляются в стандартные разъемы (слоты) на системной плате. Электропитание ко всем схемам подводится из единого блока питания. А для удобства и надежности все это заключается в общий металлический или пластиковый корпус. В таком случае каждый пользователь может самостоятельно формировать конфигурацию своего компьютера по своему усмотрению. Т.е., в зависимости от потребности пользователь может подключить к системной шине различные устройства: модем, звуковую плату, клавиатуру электромузыкального инструмента и т.п. Кроме того, имеющийся компьютер легко модернизировать, например, путем замены винчестера на жесткий диск большего объема, замены процессора, увеличения объема оперативной памяти и т.д.

Схема компьютера. Взаимодействие устройств компьютера

1. Схема компьютера

Взаимодействие
устройств компьютера
Общая структурная схема
компьютера

3. Компьютер – система взаимосвязанных компонентов

Каждое внешнее устройство взаимодействует с процессором ПК через
специальный блок – КОНТРОЛЛЕР, который преобразует информацию,
поступающую от процессора в соответствующие сигналы, управляющие
работой устройства. Существуют контроллеры монитора, клавиатуры,
принтера, дисковода…
Данные, управляющие сигналы, адреса должны
передаваться от одного устройства к другому.
Следовательно, в компьютере должно быть
некое устройство, которое организует
передачу информации между всеми его
составными частями. Эти функции выполняет
системная шина.
Упрощенно системную шину можно
представить как группу кабелей и
электрических (токопроводящих) линий
на системной плате.

5. Системная шина

Системная шина – информационная магистраль, которая
связывает друг с другом все устройства компьютера
(группа токопроводящих кабелей
или линий на системной плате)
По системной шине осуществляется передача данных, адресов,
управляющих команд, поэтому системная шина состоит из шины
данных, адресной шины и шины команд.
Адресная шина. У процессоров Intel Pentium адресная шина 32разрядная, то есть состоит из 32 параллельных линий.
Комбинация из 32 нулей и единиц образует 32-разрядный адрес,
указывающий на одну из ячеек оперативной памяти.
Шины данных. В компьютерах, собранных на базе процессоров Intel
Pentium, шина данных 64-разрядная, то есть состоит из 64 линий,
по которым за один раз на обработку поступают сразу 8 байт.
Шины команд. В большинстве современных процессоров шина
команд 32-разрядная, хотя существуют 64-разрядные и даже 128разрядные процессоры.
• От типа системной шины, так же как и от типа
процессора, зависит скорость обработки
информации персональным компьютером.
• К основным характеристикам системной шины
относятся разрядность и производительность
канала связи.
• Разрядность шины определяет количество бит
информации, передаваемых одновременно от
одного устройства к другому. (max 64 бит., но в
основном 32 бит.)

8. Системный блок

Последовательность команд для выполнения некоторого задания в
компьютере определяют как программу.
Процессор обеспечивает выполнение команд программы, повторяя
следующие действия:
–
–
–
–
считать команду из памяти,
расшифровать команду,
обеспечить ее выполнение,
считать следующую команду, и так до тех пор, пока не
закончатся команды программы.
Таким образом, компьютер работает в соответствии с принципом
программного управления, то есть обеспечивает
автоматическое выполнение программы, хранящейся в памяти
компьютера.

11. Порты

Связь компьютера с различными внешними
устройствами осуществляется через порты –
специальные разъемы, расположенные на тыльной
стороне системного блока.

12. Порты

• Для некоторых устройств предусмотрено
внешнее подключение к портам через разъемы,
которые обычно тоже называют портами.
• Эти разъемы расположены на тыльной стороне
системного блока. Дисководы гибких, жестких и
лазерных дисков устанавливаются и
подключаются внутри системного блока.
• Различают проводные (последовательные и
параллельные, USB, Fire Wire) и беспроводные
(инфракрасные, Bluetooth) порты.

13. Принцип открытой архитектуры

В любом системном блоке находятся обязательные узлы,
обеспечивающие работу компьютера: блок питания, системные
часы, аккумулятор, сигнальные индикаторы.
Любой современный системный блок содержит разъемы для
подключения дополнительных устройств (слоты).
Наличие слотов расширения позволяет модифицировать компьютер,
подключая к нему новые устройства. Главный принцип построения
современного персонального компьютера — Принцип открытой
архитектуры — правила построения компьютера, в соответствии
с которыми каждый новый узел (блок) совместим со старым и легко
устанавливается на компьютере.

14. Спасибо за внимание

15. Контрольные вопросы

Какие основные блоки образуют структуру компьютера и
как они связаны с этапами обработки информации?
2. Какова роль процессора персонального компьютера в
обработке информации?
3. Что такое принцип программного управления?
4. Каковы назначение и основные компоненты
системного блока?
5. Какие виды корпусов системного блока вам известны?
6. Для чего нужна системная плата?
7. Каково назначение системной шины в персональном
компьютере?
8. Какие вы знаете характеристики системной шины?
9. Что такое порт компьютера? Какие виды портов бывают и
в чем их различие?
10. Для чего необходимо иметь слоты расширения?
11. В чем состоит принцип открытой архитектуры?
1.

Функциональная схема компьютера. Основные устройства компьютера и их функции (Реферат)

Функциональная схема компьютера. Основные устройства компьютера и их функции.

А.П.Шестаков

Несмотря на огромное разнообразие вычислительной техники и ее необычайно быстрое совершенствование, фундаментальные принципы устройства машин во многом остаются неизменными. В частности, начиная с самых первых поколений, любая ЭВМ состоит из следующих основных устройств: процессор, память (внутренняя и внешняя) и устройства ввода и вывода информации. Рассмотрим более подробно назначение каждого из них.

Процессор является главным устройством компьютера, в котором собственно и происходит обработка всех видов информации. Другой важной функцией процессора является обеспечение согласованного действия всех узлов, входящих в состав компьютера. Соответственно наиболее важными частями процессора являются арифметико-логическое устройство АЛУ и устройство управления УУ.

Каждый процессор способен выполнять вполне определенный набор универсальных инструкций, называемых чаще всего машинными командами. Каков именно этот набор, определяется устройством конкретного процессора, но он не очень велик и в основном аналогичен для различных процессоров. Работа ЭВМ состоит в выполнении последовательности таких команд, подготовленных в виде программы. Процессор способен организовать считывание очередной команды, ее анализ и выполнение, а также при необходимости принять данные или отправить результаты их обработки на требуемое устройство. Выбрать, какую инструкцию программы исполнять следующей, также должен сам процессор, причем результат этого выбора часто может зависеть от обрабатываемой в данный момент информации.

Хотя внутри процессора всегда имеются специальные ячейки (регистры) для оперативного хранения обрабатываемых данных и некоторой служебной информации, в нем сознательно не предусмотрено место для хранения программы. Для этой важной цели в компьютере служит другое устройство – память. Мы рассмотрим лишь наиболее важные виды компьютерной памяти, поскольку ее ассортимент непрерывно расширяется и пополняется все новыми и новыми типами.

Память в целом предназначена для хранения как данных, так и программ их обработки: согласно фундаментальному принципу фон Неймана, для обоих типов информации используется единое устройство.

Начиная с самых первых ЭВМ, память сразу стали делить на внутреннюю и внешнюю. Исторически это действительно было связано с размещением внутри или вне процессорного шкафа. Однако с уменьшением размеров машин внутрь основного процессорного корпуса удавалось поместить все большее количество устройств, и первоначальный непосредственный смысл данного деления постепенно утратился. Тем не менее, терминология сохранилась.

Под внутренней памятью современного компьютера принято понимать быстродействующую электронную память, расположенную на его системной плате. Сейчас такая память изготавливается на базе самых современных полупроводниковых технологий (раньше использовались магнитные устройства на основе ферритовых сердечников – лишнее свидетельство тому, что конкретная физические принципы значения не имеют). Наиболее существенная часть внутренней памяти называется ОЗУ — оперативное запоминающее устройство. Его главное назначение состоит в том, чтобы хранить данные и программы для решаемых в текущий момент задач. Наверное, каждому пользователю известно, что при выключении питания содержимое ОЗУ полностью теряется. В состав внутренней памяти современного компьютера помимо ОЗУ также входят и некоторые другие разновидности памяти, которые при первом знакомстве можно пропустить. Здесь упомянем только о постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), в котором в частности хранится информация, необходимая для первоначальной загрузки компьютера в момент включения питания. Как очевидно из названия, информация в ПЗУ не зависит от состояния компьютера (для лучшего понимания можно указать на некоторую аналогию между информацией в ПЗУ и “врожденными” безусловными рефлексами у живых существ). Раньше содержимое ПЗУ раз и навсегда формировалось на заводе, теперь же современные технологии позволяют в случае необходимости обновлять его даже не извлекая из компьютерной платы.

Внешняя память реализуется в виде довольно разнообразных устройств хранения информации и обычно конструктивно оформляется в виде самостоятельных блоков. Сюда, прежде всего, следует отнести накопители на гибких и жестких магнитных дисках (последние несколько жаргонно пользователи часто именуют винчестерами), а также оптические дисководы (устройства для работы с CD ROM). В конструкции устройств внешней памяти имеются механически движущиеся части, поэтому скорость их работы существенно ниже, чем у полностью электронной внутренней памяти. Тем не менее, внешняя память позволяет сохранить огромные объемы информации с целью последующего использования. Подчеркнем, что информация во внешней памяти прежде всего предназначена для самого компьютера и поэтому хранится в удобной ему форме; человек без использования машины не в состоянии, например, даже отдаленно представить содержимое немаркированной дискеты или диска CD ROM.

Современные программные системы способны объединять внутреннюю и внешнюю память в единое целое, причем так, чтобы наиболее редко используемая информация попадала в более медленно работающую внешнюю память. Такой метод дает возможность очень существенно расширить объем обрабатываемой с помощью компьютера информации.

Если процессор дополнить памятью, то такая система уже может быть работоспособной. Ее существенным недостатком является невозможность узнать что-либо о происходящем внутри такой системы. Для получения информации о результатах, необходимо дополнить компьютер устройствами вывода, которые позволяют представить их в доступной человеческому восприятию форме. Наиболее распространенным устройством вывода является дисплей, способный быстро и оперативно отображать на своем экране как текстовую, так и графическую информацию. Для того чтобы получить копию результатов на бумаге, используют печатающее устройство, или принтер.

Наконец, поскольку пользователю часто требуется вводить в компьютерную систему новую информацию, необходимы еще и устройства ввода. Простейшим устройством ввода является клавиатура. Широкое распространение программ с графическим интерфейсом способствовало популярности другого устройства ввода – манипулятора мышь. Наконец, очень эффективным современным устройством для автоматического ввода информации в компьютер является сканнер, позволяющий не просто преобразовать картинку с листа бумаги в графический компьютерный файл, но и с помощью специального программного обеспечения распознать в прочитанном изображении текст и сохранить его в виде, пригодном для редактирования в обычном текстовом редакторе.

Теперь, когда мы знаем основные устройства компьютера и их функции, осталось выяснить, как они взаимодействуют между собой. Для этого обратимся к функциональной схеме современного компьютера, приведенной на рисунке.

Для связи основных устройств компьютера между собой используется специальная информационная магистраль, обычно называемая инженерами шиной. Шина состоит из трех частей:

шина адреса, на которой устанавливается адрес требуемой ячейки памяти или устройства, с которым будет происходить обмен информацией;

шина данных, по которой собственно и будет передана необходимая информация; и, наконец,

шина управления, регулирующей этот процесс (например, один из сигналов на этой шине позволяет компьютеру различать между собой адреса памяти и устройств ввода/вывода).

Рассмотрим в качестве примера, как процессор читает содержимое ячейки памяти. Убедившись, что шина в данный момент свободна, процессор помещает на шину адреса требуемый адрес и устанавливает необходимую служебную информацию (операция – чтение, устройство – ОЗУ и т.п.) на шину управления. Теперь ему остается только ожидать ответа от ОЗУ. Последнее, “увидев” на шине обращенный к нему запрос на чтение информации, извлекает содержимое необходимой ячейки и помещает его на шину данных. Разумеется, реальный процесс значительно подробнее, но нас сейчас не интересуют технические детали. Особо отметим, что обмен по шине при определенных условиях и при наличии определенного вспомогательного оборудования может происходить и без непосредственного участия процессора, например, между устройством ввода и внутренней памятью.

Подчеркнем также, что описанная нами функциональная схема на практике может быть значительно сложнее. Современный компьютер может содержать несколько согласованно работающих процессоров, прямые информационные каналы между отдельными устройствами, несколько взаимодействующих магистралей и т.д. Тем не менее, если понимать наиболее общую схему, то разобраться в конкретной компьютерной системе будет уже легче.

Магистральная структура позволяет легко подсоединять к компьютеру именно те внешние устройства, которые нужны для данного пользователя. Благодаря ей удается скомпоновать из стандартных блоков любую индивидуальную конфигурацию компьютера.

Список литературы

Информатика в понятиях и терминах: Кн. для учащихся ст. классов сред. шк./ Г.А. Бордовский, В.А. Извозчиков, Ю.В. Исаев, В.В. Морозов; Под ред. В.А. Извозчикова. — М.: Просвещение, 1991. — 208 с.

Основы информатики и вычислительной техники: Проб. учеб. пособие для сред. учеб. заведений. В 2-х ч. Ч.1/ А.П. Ершов, В.М. Монахов, С.А. Бешенков и др.; Под ред. А.П. Ершова, В.М. Монахова. — М.: Просвещение, 1985. — 96 с.

Основы информатики и вычислительной техники: Проб. учеб. пособие для сред. учеб. заведений. В 2-х ч. Ч.2/ А.П. Ершов, В.М. Монахов, А.А. Кузнецов и др.; Под ред. А.П. Ершова, В.М. Монахова. — М.: Просвещение, 1986. — 143 с.

Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. СПб.: Издательство «Питер», 2000. — 816 c.

ОБЩАЯ СХЕМА КОМПЬЮТЕРА — Студопедия

Персональный компьютер (ПК) в своём минимально необходимом составе согласно этой схеме включает:

В основе строения ПК лежат два важных принципа: магистрально-модульный принцип и принцип открытой архитектуры. Согласно первому все части и устройства изготавливаются в виде отдельных блоков, информация между которыми передаётся по комплекту соединений, объединённых в магистраль. При этом общую схему ПК можно представить в следующем виде:

Второй принцип построения ПК – открытая архитектура – предполагает возможность сборки компьютера из независимо изготовленных частей, доступную всем желающим (подобно детскому конструктору).

Архитектура компьютера — это описание его организации и принципов функционирования его структурных элементов. Включает основные устройства ЭВМ и структуру связей между ними.
Обычно, описывая архитектуру ЭВМ, особое внимание уделяют тем принципам ее организации, которые характерны для большинства машин, относящихся к описываемому семейству, а также оказывающие влияние на возможности программирования.
Поскольку от архитектуры компьютера зависят возможности программирования на нем, поэтому при описании архитектуры ЭВМ уделяют внимание описанию команд и памяти.

В зависимости от вида перерабатываемой информации вычислительные машины подразделяют на два основных класса: аналоговые и цифровые.

Аналоговый компьютер – это вычислительная машина, оперирующая информацией, представленной в виде непрерывных изменений некоторых физических величин. При этом в качестве физических переменных выступают сила тока электрической цепи, угол поворота вала, скорость и ускорение движения тела и т.п. Используя тот факт, что многие явления в природе математически описываются одними и теми же уравнениями, аналоговые вычислительные машины позволяют с помощью одного физического процесса моделировать различные другие процессы.

Цифровой компьютер – это вычислительная машина, оперирующая информацией, представленной в дискретном виде. В настоящее время разработаны методы численного решения многих видов уравнений, что дало возможность решать на цифровых вычислительных машинах различные уравнения и задачи с помощью набора простых арифметических и логических операций. Поэтому если аналоговые вычислительные машины обычно предназначены для решения определенного класса задач, т.е. являются специализированными, то цифровой компьютер, как правило, универсальное вычислительное средство. Наибольшее распространение получили электронные вычислительные машины, выполненные с использованием новейших достижений электроники.

Центральный процессор (ЦП) представляет собой сложную микросхему с миллионами транзисторов и множеством контактов занимающуюся обработкой машинного кода компьютерных программ. Центральное процессорное устройство (ЦПУ или CPU) является мозгом всей компьютерной системы, производя арифметические и логические операции с данными, поэтому на жаргоне его часто называют «проц» или «мозг».

Поэтому от производительности центрального процессора в первую очередь зависит скорость работы всего компьютера. Его выбору стоит уделить пристальное внимание особенно если планируется использовать требовательное к ресурсам программное обеспечение. В настольных компьютерах процессор является легкосъемным и может быть заменен на другой, поддерживаемый материнской платой, в случае апгрейда системы или выхода его из строя.

Среди основных характеристик центрального процессора стоит отметить следующие:

Архитектура (микроархитектура) — принципы внутреннего устройства ЦПУ определяющие количество, характеристики, расположение его внутренних элементов. Определенная архитектура используется в целом семействе процессоров, однако внутри семейства обычно есть несколько подгрупп архитектур отличающиеся какими-нибудь характеристиками от остальных. Эти подгруппы принято называть ядрами. Поскольку процесс не стоит на месте и в ядра вносят различные изменения, направленные на повышение эффективности или исправление ошибок, то чтобы отличить разные версии друг от друга ввели понятие ревизии ядра или степпинг. На примере процессора Intel это выглядит так: микроархитектура Nehalem ядро Bloomfield модель Intel Core i7-920 степпинг SLBEJ (D0).

Техпроцесс — технологический процесс, используемый при производстве процессора. Определяет размеры получающихся транзисторов составляющих центральный процессор. Единицей измерения является нанометр (нм). Чем меньше размеры транзисторов, тем меньше размеры всего ЦПУ, меньше тепловыделение и выше может быть частота. Скоро производители упрутся в физические пределы уменьшения, и тогда придется переходить на принципиально новые типы процессоров.

Тактовая частота — если по простому, то количество операций в единицу времени, которое может выполнить процессор. Непосредственно влияет на производительность CPU следовательно, чем выше частота быстрее работает центральный процессор. Напрямую сравнивать частоту можно только внутри одного ядра, так как на производительность влияет множество других факторов.

Сокет — разъем на материнской плате компьютера предназначенный для установки центрального процессора. Подходит только для строго определенного типа процессоров и характеризуется количеством контактов и производителем CPU. Так же физически не позволяет установить процессор неподходящего типа. Сокет является ограничивающим фактором при апгрейде процессора.

Количество ядер — центральный процессор может содержать в себе несколько ядер в одном корпусе, тогда его называют многоядерным. Ядром ЦПУ является главная часть, определяющая основные характеристики процессора и занимающаяся непосредственно вычислениями. Наличие нескольких ядер облегчает выполнение нескольких параллельных задач одновременно, так же при должной оптимизации компьютерной программы значительно увеличивает скорость работы в ней. Например, современные игры, обработка видео, архивирование, 3D-моделирование и многие другие положительно отзываются на наличие нескольких ядер. Так же существуют технологии создания нескольких виртуальных ядер из одного физического. Однако надо понимать, что увеличение количества ядер не приводит к пропорциональному росту производительности процессора, а на некоторых задачах возможно даже ухудшение по сравнению с одноядерным вариантом. Все зависит от возможности выполнять данную задачу несколькими параллельными потоками и насколько грамотно это реализовано в конкретном программном обеспечении. Многоядерность является наиболее перспективным путем повышения производительности на сегодняшний день.

Кэш — высокоскоростная память, интегрированная прямо в центральный процессор. Служит буфером между оперативной памятью компьютера и собственно вычислительным блоком процессора. Обеспечивает увеличение производительности за счет гораздо более высокой скорости работы. Кэш бывает трех уровней: L1, L2, L3. Чем больше объем кэша, тем быстрее работает ЦП при прочих равных условиях.

Тепловыделение — количество теплоты, выделяемое при работе центральным процессором. Это тепло необходимо отводить с помощью системы охлаждения центрального процессора для поддержания его температуры в оптимальном диапазоне. Важный параметр, так как если система охлаждения будет не справляться, то процессор будет перегреваться вплоть до принудительного выключения компьютера. Особенно актуально при разгоне и в маленьких корпусах.

Основными производителями центральных процессоров для персональных компьютеров являются компании Intel и AMD. Процессоры этих компаний не взаимозаменяемые. В случае апгрейда компьютера, выбирать новый процессор нужно исходя из поддерживаемых данной материнской платой компьютера.

ОБЩАЯ СХЕМА КОМПЬЮТЕРА — Мегаобучалка

В основе строения ПК лежат два важных принципа: магистрально-модульный принцип и принцип открытой архитектуры. Согласно первому все части и устройства изготавливаются в виде отдельных блоков, информация между которыми передаётся по комплекту соединений, объединённых в магистраль. При этом общую схему ПК можно представить в следующем виде:

Второй принцип построения ПК – открытая архитектура – предполагает возможность сборки компьютера из независимо изготовленных частей, доступную всем желающим (подобно детскому конструктору).

Вопросы для самоконтроля:

1. Что называется высказыванием?

2. Что называется алгоритмом?

3. Что называется компьютером?

Лекция 5. Хранение информационных объектов различных видов на различных цифровых носителях. Определение объемов различных носителей информации. Архив информации.

 

План

1. Носители информации.

2. Определение объемов различных носителей информации.

3. Архив информации.

1.Носители информации.

Информация, закодированная с помощью естественных и формальных языков, а также информация в форме зрительных и звуковых образов хранится в памяти человека.

Однако для долговременного хранения информации, ее накопления и передачи из поколения в поколение используются носители информации.

Материальная природа носителей информации может быть различной:

— молекулы ДНК, которые хранят генетическую информацию;

— бумага, на которой хранятся тексты и изображения;

— магнитная лента, на которой хранится звуковая информация;

— фото- и кинопленки, на которых хранится графическая информация;

— микросхемы памяти, магнитные и лазерные диски, на которых хранятся программы и данные в компьютере, и так далее.

Большое значение имеет надежность и долговременность хранения информации. Большую устойчивость к возможным повреждениям имеют молекулы ДНК, так как существует механизм обнаружения повреждений их структуры (мутаций) и самовосстановления.

Надежность (устойчивость к повреждениям) достаточно высока у аналоговых носителей, повреждение которых приводит к потере информации только на поврежденном участке. Поврежденная часть фотографии не лишает возможности видеть оставшуюся часть, повреждение участка магнитной ленты приводит лишь к временному пропаданию звука и так далее.

Цифровые носители гораздо более чувствительны к повреждениям, даже утеря одного бита данных на магнитном или оптическом диске может привести к невозможности считать файл, то есть к потере большого объема данных. Именно поэтому необходимо соблюдать правила эксплуатации и хранения цифровых носителей информации.

Наиболее долговременным носителем информации является молекула ДНК, которая в течение десятков тысяч лет (человек) и миллионов лет (некоторые живые организмы), сохраняет генетическую информацию данного вида.

Аналоговые носителиспособны сохранять информацию в течение тысяч лет (египетские папирусы и шумерские глиняные таблички), сотен лет (бумага) и десятков лет (магнитные ленты, фото- и кинопленки).

Цифровые носители появились сравнительно недавно и поэтому об их долговременности можно судить только по оценкам специалистов. По экспертным оценкам, при правильном хранении оптические носители способны хранить информацию сотни лет, а магнитные — десятки лет.

2.Определение объемов различных носителей информации.

Носители информации характеризуются информационной емкостью, то есть количеством информации, которое они могут хранить. Наиболее информационно емкими являются молекулы ДНК, которые имеют очень малый размер и плотно упакованы. Это позволяет хранить огромное количество информации (до 10²¹ битов в 1 см³), что дает возможность организму развиваться из одной-единственной клетки, содержащей всю необходимую генетическую информацию.

Современные микросхемы памяти позволяют хранить в 1 см³ до 10¹⁰ битов информации, однако это в 100 миллиардов раз меньше, чем в ДНК. Можно сказать, что современные технологии пока существенно проигрывают биологической эволюции.

Однако если сравнивать информационную емкость традиционных носителей информации (книг) и современных компьютерных носителей, то прогресс очевиден:

 •Лист формата А4 с текстом (набран на компьютере шрифтом 12-го кегля с одинарным интервалом) — около 3500 символов

•Страница учебника — 2000 символов

•Гибкий магнитный диск – 1,44 Мб

•Оптический диск CD-R(W) – 700 Мб

•Оптический диск DVD – 4,2 Гб

•Флэш-накопитель — несколько Гб

•Жесткий магнитный диск – сотни Гб

Таким образом, на дискете может храниться 2-3 книги, а на жестком магнитном диске или DVD — целая библиотека, включающая десятки тысяч книг.

3.Архив информации.

Созданную или полученную каким-либо образом информацию хранят в течение определённого времени, в течение которого её временно или долговременно содержат на различных носителях электронных данных. Если информация представляет интерес для её создателей или правообладателей, то им приходится создавать электронные архивы.

Электронный архив — это файл, содержащий один или несколько файлов в сжатой или несжатой форме и информацию, связанную с этими файлами (имя файла, дата и время последней редакции и т.п.).

Электронные архивы позволяют в любой момент времени извлекать из них необходимые данные для дальнейшего их использования в различных ситуациях (например, для обновления или восстановления утерянных данных). Такие архивы называют страховочными копиями. Их используют в случае утраты или порчи основной машиночитаемой информации, а также для длительного её хранения в месте, которое защищено от вредных воздействий и несанкционированного доступа. Как правило, компьютерными архивами информации являются электронные каталоги, базы и банки данных, а также коллекции любых видов электронной информации. 

Для обеспечения надёжности хранения и защиты данных рекомендуют создавать по 2–3 архивные копии последних редакций файлов. В случае необходимости осуществляется разархивирование данных.

Разархивирование — это процесс точного восстановления электронной информации, ранее сжатой и хранящейся в файле-архиве. 

Для создания архивных файлов и разархивирования используют специальные программы-архиваторы:

— WinRAR

— 7-Zip File Manager

Основные возможности архиваторов:

• просмотр содержания архива и файлов, содержащихся в архиве

• распаковка архива или отдельных файлов архива; 

• создание простого архива файлов (файлов и папок) в виде файла с расширением, определяющим используемую программу-архиватор; 

• создание самораспаковывающегося архива файлов (файлов и папок) в виде файла с пусковым расширением EXE;

• создание многотомного архива файлов (файлов и папок) в виде группы файлов-томов заданного размера (раньше — в размер дискеты).

 

Вопросы для самоконтроля:

1. Что называется электронным архивом?

2. Что называется разархивированием?

 

Лекция 6. Основные характеристики компьютеров. Многообразие компьютеров. Виды программного обеспечения компьютеров.

План

1. Основные характеристики ПК

2. Внешние устройства, подключаемые к компьютеру.

2.1. Устройства ввода

2.2. Устройства вывода.

3. Виды программного обеспечения

Компьютерное оборудование — вентили, схемы и переключатели

Кишки — это внутреннее устройство компьютера, включая вентили, схемы и переключатели. Так что пойдемте со мной сейчас, когда мы узнаем об этих компьютерных деталях или деликатесах в сегодняшнем блоге.

Сегодня мы узнаем увлекательные основы работы с компьютерами, воротами, схемами и переключателями.

Эти компоненты являются основными строительными блоками современных компьютеров или вычислительных устройств в целом. Знакомство с этими темами позволит лучше понять, что на самом деле происходит внутри компьютера.В конечном итоге это также поможет вам и даст вам лучшие навыки программирования на этом пути.

Если вы еще не знакомы с логическими операциями, то я предлагаю вам прочитать предыдущий пост из серии, посвященной этой теме, прежде чем переходить к этому. Щелкните здесь , если вы хотите сначала прочитать его. Хорошо, поехали.

Вентиль — это устройство, которое производит вывод логической, истинной или ложной, единицы или нулевой операции при заданных входных значениях операций.Корпус может быть изготовлен с использованием различных технологий, таких как ключи и реле. Внутри современных компьютеров ворота обычно реализуются в виде небольших электронных схем, в которых цифры ноль и единица представлены как уровни напряжения.

Цепи определяются шлюзами, которые они представляют, и значениями, которые они могут выдавать. Например, значение в логической схеме — это два логических значения «истина» и «ложь», часто представленные в виде двоичного значения «истина» и двоичного нуля «ложь». Таким образом, схема выдает выходное значение, равное единице или нулю, которое остается постоянным до тех пор, пока импульс от другой схемы не приведет к переходу к другому значению.

Для целей этого блога рассмотрим синонимы затвора и схемы, и с этого момента я буду называть их схемами. Булевы операции используются с вентилями и схемами, поэтому мы проиллюстрируем четыре основных из них. Именование НЕ; А ТАКЖЕ; OR и XOR, что на самом деле произносится как Exclusive OR.

Простой пример схемы НЕ, основанный на миллиардах операций, показывает, что на входе вводится двоичная единица, а на выходе получается двоичный ноль, поскольку схема НЕ меняет входное значение на противоположное.Таким образом, входная единица становится входным нулем, а входной ноль становится выходной единицей. Этот миллиард операций довольно часто используется в языках компьютерного программирования, хотя использование человеческого разговорного языка довольно редко, если вообще используется.

Более сложная схема — это схема И, которая принимает два двоичных входа и выдает один результат двоичного выхода. В примере на рисунке двоичная единица и двоичный ноль являются двумя входами. Результирующий выход представляет собой двоичный ноль на основе логической логики для схемы И, которая утверждает, что оба входа должны быть двоичными, чтобы результирующий вывод был двоичным.Все другие комбинации ввода — их всего три — будут давать двоичный ноль в качестве результата вывода.

Аналогично схеме И есть схема ИЛИ, которая также принимает два двоичных входа и выдает один результат двоичного выхода. В примере на рисунке двоичная единица и двоичный ноль из двух входов, результирующий выход является двоичным, основанным на логической логике для схемы ИЛИ, которая утверждает, что если один или оба входа являются двоичными, то результирующий вывод также будет двоичным.Таким образом, три из четырех возможных комбинаций ввода дадут двоичный результат, и только один, когда оба ввода равны двоичному нулю, с результирующим выводом также будет двоичный ноль.

Четвертая и последняя схема, о которой следует поговорить, — это схема исключающего ИЛИ или исключающего ИЛИ. В английском языке нет единого союза, который передал бы значение операции «Исключающее ИЛИ». Ссылаясь на рисунок, исключающее ИЛИ производит на выходе двоичную единицу, когда один из ее входов является двоичным, а другой — двоичным нулем.Таким образом, компьютер интерпретирует схему исключающего ИЛИ, например, исключающее ИЛИ: B — это либо A, либо B, но не оба сразу. Другими словами, схема исключающего ИЛИ создает двоичный вывод, когда его входы различны.

Итак, миллионы схем объединяются и соединяются на одной пластине, называемой микросхемой. Теперь эти схемы принимают выход одной или, возможно, двух других цепей и используют этот выход в качестве входа для следующей цепи или цепей в линии и так далее. Это позволяет производить массовую обработку битов.

Переключатель работает, прерывая прохождение тока по электрической цепи. Базовый переключатель — это двоичное устройство, в котором он либо открыт, либо закрыт. Самый простой тип переключателей — это переключатели, которые содержат две средние полоски, которые контактируют с помощью троса или какого-либо другого исполнительного механизма. Переключатели на самом деле довольно распространены в нашей жизни, множество переключателей есть повсюду. Хорошо, это ворота, схемы и переключатели, и конец этого сообщения в блоге.

Теперь в следующем блоге этой серии мы собираемся начать рассмотрение функций или возможностей ввода и вывода компьютера.Прежде чем я уйду, один вопрос к вам: вы слышали фразу «Мусор на входе и мусор на выходе»? Вы знаете, что это такое? О том, что это такое, мы поговорим в следующем блоге. Спасибо за чтение, увидимся в следующем сообщении в блоге.

Поколения компьютеров — ключевые концепции компьютерных исследований

Блок 7. Эволюция компьютеров

Вакуумная трубка — электронное устройство, контролирующее поток электронов в вакууме. Он использовался в качестве переключателя, усилителя или экрана во многих старых моделях радиоприемников, телевизоров, компьютеров и т. Д.

Транзистор — электронный компонент, который может использоваться как усилитель или как переключатель. Он используется для управления потоком электроэнергии в радиоприемниках, телевизорах, компьютерах и т. Д.

Интегральная схема (ИС) — небольшая электронная схема, напечатанная на микросхеме (обычно из кремния), которая содержит множество собственных схемных элементов (например, транзисторы, диоды, резисторы и т. Д.).

Микропроцессор — электронный компонент на интегральной схеме, который содержит центральный процессор (ЦП) компьютера и другие связанные с ним схемы.

CPU (центральный процессор) — его часто называют мозгом или двигателем компьютера, в котором происходит большая часть обработки и операций (центральный процессор является частью микропроцессора).

Магнитный барабан — цилиндр, покрытый магнитным материалом, на котором могут храниться данные и программы.

Магнитный сердечник — использует массивы небольших колец из намагниченного материала, называемых сердечниками, для хранения информации.

Машинный язык — язык программирования низкого уровня, состоящий из набора двоичных цифр (единиц и нулей), которые компьютер может читать и понимать.

Язык ассемблера похож на машинный язык, который понимает компьютер, за исключением того, что язык ассемблера использует сокращенные слова (например, ADD, SUB, DIV…) вместо чисел (нулей и единиц).

Память — физическое устройство, которое используется для хранения данных, информации и программ на компьютере.

Искусственный интеллект (AI) — область информатики, которая занимается моделированием и созданием интеллектуальных машин или интеллектуального поведения компьютеров (они думают, учатся, работают и реагируют как люди).

Классификация поколений компьютеров

Эволюция компьютерных технологий часто делится на пять поколений.

Хронология поколений

Пять поколений компьютеров

Поколения компьютеров		Развитие оборудования
Первое поколение	1940-1950-х годов	На основе вакуумной трубки
Второе поколение	1950-1960-х годов	Транзистор на основе
Третье поколение	1960-1970-е годы	На базе микросхемы
Четвертое поколение	1970-е годы по настоящее время	На базе микропроцессора
Пятое поколение	Настоящее и будущее	На основе искусственного интеллекта

Основные характеристики компьютеров первого поколения (1940-50-е гг.)

• Главный электронный компонент — вакуумная трубка
• Основная память — магнитные барабаны и магнитные ленты
• Язык программирования — машинный язык
• Power — потребляют много электроэнергии и вырабатывают много тепла.
• Скорость и размер — очень медленный и очень большой по размеру (часто занимает всю комнату).
• Устройства ввода / вывода — перфокарты и бумажная лента.
• Примеры — ENIAC, UNIVAC1, IBM 650, IBM 701 и т. Д.
• Количество — в период с 1942 по 1963 год было произведено около 100 различных ламповых компьютеров.

Основные характеристики компьютеров второго поколения (1950-1960-е)

Основные характеристики компьютеров третьего поколения (1960-1970-е)

• Главный электронный компонент — интегральные схемы (ИС)
• Память — большой магнитопровод, магнитная лента / диск
• Язык программирования — язык высокого уровня (FORTRAN, BASIC, Pascal, COBOL, C и т. Д.)
• Размер — меньше, дешевле и эффективнее компьютеров второго поколения (их называли миникомпьютерами).
• Speed ​​- улучшение скорости и надежности (по сравнению с компьютерами второго поколения).
• Устройства ввода / вывода — магнитная лента, клавиатура, монитор, принтер и т. Д.
• Примеры — IBM 360, IBM 370, PDP-11, UNIVAC 1108 и т. Д.

Основные характеристики компьютеров четвертого поколения (1970-е годы по настоящее время)

• Главный электронный компонент — сверхбольшая интеграция (СБИС) и микропроцессор.
• VLSI– тысячи транзисторов на одном микрочипе.
• Память — полупроводниковая память (например, RAM, ROM и т. Д.)
  • RAM (оперативная память) — тип хранилища данных (элемент памяти), используемый в компьютерах для временного хранения программ и данных (энергозависимое: его содержимое теряется при выключении компьютера).
  • ROM (постоянная память) — тип хранилища данных, используемый в компьютерах, в котором постоянно хранятся данные и программы (энергонезависимая: его содержимое сохраняется, даже когда компьютер выключен).
• Язык программирования — язык высокого уровня (Python, C #, Java, JavaScript, Rust, Kotlin и др.).
  • Смешение языков третьего и четвертого поколений
• Размер — меньше, дешевле и эффективнее компьютеров третьего поколения.
• Speed ​​- улучшение скорости, точности и надежности (по сравнению с компьютерами третьего поколения).
• Устройства ввода / вывода — клавиатура, указывающие устройства, оптическое сканирование, монитор, принтер и т. Д.

• Сеть — группа из двух или более компьютерных систем, связанных вместе.
• Примеры — IBM PC, STAR 1000, APPLE II, Apple Macintosh и т. Д.

Основные характеристики компьютеров пятого поколения (настоящее и будущее)

• Главный электронный компонент: основан на искусственном интеллекте, использует технологию сверхбольшой интеграции (ULSI) и метод параллельной обработки.
  • ULSI — миллионы транзисторов на одном микрочипе
  • Метод параллельной обработки — использование двух или более микропроцессоров для одновременного выполнения задач.
• Язык — понимать естественный язык (человеческий язык).
• Power — потребляйте меньше энергии и выделяйте меньше тепла.
• Speed ​​- замечательное улучшение скорости, точности и надежности (по сравнению с компьютерами четвертого поколения).
• Размер — портативный и маленький по размеру, и имеет огромную емкость для хранения.
• Устройство ввода / вывода — клавиатура, монитор, мышь, трекпад (или тачпад), сенсорный экран, перо, речевой ввод (распознавание голоса / речи), световой сканер, принтер и т. Д.
• Пример — настольных ПК, ноутбуков, планшетов, смартфонов и т. Д.

Компьютер – Эта удивительная технология превратилась из технологии, предназначенной только для правительства / бизнеса, в то, чтобы быть повсюду, от домов людей, рабочих мест до карманов людей менее чем за 100 лет.

Как работают электронные компоненты

Электронные гаджеты стали неотъемлемой частью нашей жизни. Они сделали нашу жизнь комфортнее и удобнее.От авиации до медицины и здравоохранения электронные гаджеты находят широкое применение в современном мире. Фактически, революция в электронике и революция в компьютерах идут рука об руку.

Большинство гаджетов имеют крошечные электронные схемы, которые могут управлять машинами и обрабатывать информацию. Проще говоря, электронные схемы — это линия жизни различных электроприборов. В этом руководстве подробно рассказывается об общих электронных компонентах, используемых в электронных схемах, и о том, как они работают.

В этой статье я дам обзор электронных схем. Затем я предоставлю дополнительную информацию о 7 различных типах компонентов. Для каждого типа я буду обсуждать состав, принцип работы, а также функцию и значение компонента.

1. Конденсатор
2. Резистор
3. Диод
4. Транзистор
5. Катушка индуктивности
6. Реле
7. Кристалл кварца

---

Обзор электронной схемы

Электронная схема — это структура, которая направляет и управляет электрическим током для выполнения различных функций, включая усиление сигнала, вычисление и передачу данных.Он состоит из нескольких различных компонентов, таких как резисторы, транзисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и диоды. Для соединения компонентов друг с другом используются токопроводящие провода или дорожки. Однако цепь считается завершенной, только если она начинается и заканчивается в одной и той же точке, образуя цикл.

---

Элементы электронной схемы

Сложность и количество компонентов в электронной схеме может изменяться в зависимости от ее применения. Однако простейшая схема состоит из трех элементов, включая токопроводящую дорожку, источник напряжения и нагрузку.

Элемент 1: токопроводящий путь

Электрический ток течет по токопроводящей дорожке. Хотя медные провода используются в простых цепях, они быстро заменяются токопроводящими дорожками. Проводящие дорожки — это не что иное, как медные листы, наклеенные на непроводящую основу. Они часто используются в небольших и сложных схемах, таких как печатные платы (PCB).

Элемент 2: Источник напряжения

Основная функция цепи — обеспечить безопасное прохождение электрического тока через нее.Итак, первый ключевой элемент — это источник напряжения. Это двухконтактное устройство, такое как аккумулятор, генераторы или энергосистемы, которые обеспечивают разность потенциалов (напряжение) между двумя точками в цепи, так что ток может течь через них.

Элемент 3: Нагрузка

Нагрузка — это элемент в цепи, который потребляет мощность для выполнения определенной функции. Лампочка — простейшая нагрузка. Однако сложные схемы имеют разные нагрузки, такие как резисторы, конденсаторы, транзисторы и транзисторы.

---

Факты об электронных схемах

Факт 1: Обрыв цепи

Как упоминалось ранее, цепь всегда должна образовывать петлю, чтобы через нее протекал ток. Однако, когда дело доходит до разомкнутой цепи, ток не может протекать, поскольку один или несколько компонентов отключены намеренно (с помощью переключателя) или случайно (сломанные части). Другими словами, любая цепь, не образующая петли, является разомкнутой.

Факт 2: Замкнутый контур

Замкнутый контур — это контур, который образует контур без каких-либо прерываний.Таким образом, это полная противоположность разомкнутой цепи. Однако полная цепь, которая не выполняет никаких функций, остается замкнутой цепью. Например, цепь, подключенная к разряженной батарее, может не работать, но это все равно замкнутая цепь.

Факт 3: Короткое замыкание

В случае короткого замыкания между двумя точками электрической цепи образуется соединение с низким сопротивлением. В результате ток имеет тенденцию течь через это вновь образованное соединение, а не по намеченному пути.Например, если есть прямое соединение между отрицательной и положительной клеммами батареи, ток будет проходить через нее, а не через цепь.

Однако короткое замыкание обычно приводит к серьезным несчастным случаям, так как ток может протекать на опасно высоких уровнях. Следовательно, короткое замыкание может повредить электронное оборудование, вызвать взрыв батарей и даже вызвать пожар в коммерческих и жилых зданиях.

Факт 4: Печатные платы (PCB)

Для большинства электронных приборов требуются сложные электронные схемы.Вот почему разработчикам приходится размещать крошечные электронные компоненты на печатной плате. Он состоит из пластиковой платы с соединительными медными дорожками с одной стороны и множества отверстий для крепления компонентов. Когда макет печатной платы наносится химическим способом на пластиковую плату, она называется печатной платой или печатной платой.

Рисунок 1: Печатная плата . [Источник изображения]

Факт 5: Интегральные схемы (ИС)

Хотя печатные платы могут предложить множество преимуществ, для большинства современных приборов, таких как компьютеры и мобильные телефоны, требуются сложные схемы, состоящие из тысяч и даже миллионов компонентов.Вот тут-то и пригодятся интегральные схемы. Это крошечные электронные схемы, которые могут поместиться внутри небольшого кремниевого чипа. Джек Килби изобрел первую интегральную схему в 1958 году в компании Texas Instruments. Единственная цель ИС — повысить эффективность электронных устройств при уменьшении их размера и стоимости производства. С годами интегральные схемы становились все более сложными, поскольку технологии продолжают развиваться. Вот почему персональные компьютеры, ноутбуки, мобильные телефоны и другая бытовая электроника с каждым днем ​​становятся все дешевле и лучше.

Рисунок 2: интегральных схем. [Источник изображения]

---

Электронные компоненты

Благодаря современным технологиям процесс сборки электронных схем был полностью автоматизирован, особенно это касается изготовления микросхем и печатных плат. Количество и расположение компонентов в схеме может варьироваться в зависимости от ее сложности. Однако он построен с использованием небольшого количества стандартных компонентов.

Следующие компоненты используются для создания электронных схем.

---

Компонент 1: Конденсатор

Конденсаторы

широко используются для построения различных типов электронных схем.Конденсатор — это пассивный двухконтактный электрический компонент, который может электростатически накапливать энергию в электрическом поле. Проще говоря, он работает как небольшая аккумуляторная батарея, которая накапливает электричество. Однако, в отличие от аккумулятора, он может заряжаться и разряжаться за доли секунды.

Рисунок 3: Конденсаторы [Источник изображения]

A. Состав Конденсаторы

бывают всех форм и размеров, но обычно они состоят из одинаковых основных компонентов. Между ними уложены два электрических проводника или пластины, разделенные диэлектриком или изолятором.Пластины состоят из проводящего материала, такого как тонкие пленки из металла или алюминиевой фольги. С другой стороны, диэлектрик — это непроводящий материал, такой как стекло, керамика, пластиковая пленка, воздух, бумага или слюда. Вы можете вставить два электрических соединения, выступающих из пластин, чтобы зафиксировать конденсатор в цепи.

B. Как это работает?

Когда вы прикладываете напряжение к двум пластинам или подключаете их к источнику, на изоляторе возникает электрическое поле, в результате чего на одной пластине накапливается положительный заряд, а на другой накапливается отрицательный заряд.Конденсатор продолжает сохранять заряд, даже если вы отключите его от источника. В тот момент, когда вы подключаете его к нагрузке, накопленная энергия перетекает от конденсатора к нагрузке.

Емкость — это количество энергии, хранящейся в конденсаторе. Чем выше емкость, тем больше энергии он может хранить. Увеличить емкость можно, сдвинув пластины ближе друг к другу или увеличив их размер. В качестве альтернативы вы также можете улучшить изоляционные качества, чтобы увеличить емкость.

C. Функция и значение

Хотя конденсаторы выглядят как батареи, они могут выполнять различные типы функций в цепи, такие как блокировка постоянного тока с одновременным прохождением переменного тока или сглаживание выходного сигнала от источника питания. Они также используются в системах передачи электроэнергии для стабилизации напряжения и потока мощности. Одной из наиболее важных функций конденсатора в системах переменного тока является коррекция коэффициента мощности, без которой вы не сможете обеспечить достаточный пусковой момент для однофазных двигателей.

Применение конденсаторов фильтров

Если вы используете микроконтроллер в цепи для запуска определенной программы, вы не хотите, чтобы его напряжение упало, поскольку это приведет к сбросу контроллера. Вот почему дизайнеры используют конденсатор. Он может обеспечить микроконтроллер необходимой мощностью на долю секунды, чтобы избежать перезапуска. Другими словами, он отфильтровывает шумы в линии питания и стабилизирует источник питания.

Применения удерживающего конденсатора

В отличие от батареи, конденсатор быстро разряжается.Вот почему он используется для кратковременного питания цепи. Батареи вашей камеры заряжают конденсатор, прикрепленный к вспышке. Когда вы делаете снимок со вспышкой, конденсатор высвобождает свой заряд за доли секунды, генерируя вспышку света.

Применение конденсатора таймера

В резонансной или зависящей от времени схеме конденсаторы используются вместе с резистором или катушкой индуктивности в качестве элемента синхронизации. Время, необходимое для зарядки и разрядки конденсатора, определяет работу схемы.

---

Компонент 2: Резистор

Резистор — это пассивное двухконтактное электрическое устройство, которое препятствует прохождению тока. Это, наверное, самый простой элемент в электронной схеме. Это также один из наиболее распространенных компонентов, поскольку сопротивление является неотъемлемым элементом почти всех электронных схем. Обычно они имеют цветовую маркировку.

Рисунок 4: Резисторы [Источник изображения]

A. Состав

Резистор — это совсем не модное устройство, потому что сопротивление — это естественное свойство, которым обладают почти все проводники.Итак, конденсатор состоит из медной проволоки, обернутой вокруг изоляционного материала, такого как керамический стержень. Количество витков и толщина медной проволоки прямо пропорциональны сопротивлению. Чем больше количество витков и чем тоньше провод, тем выше сопротивление.

Также можно встретить резисторы, изготовленные по спирали из углеродной пленки. Отсюда и название резисторы с углеродной пленкой. Они разработаны для схем с низким энергопотреблением, потому что резисторы с углеродной пленкой не так точны, как их аналоги с проволочной обмоткой.Однако они дешевле проводных резисторов. К обоим концам прикреплены клеммы проводов. Поскольку резисторы не учитывают полярность в цепи, ток может протекать в любом направлении. Таким образом, не нужно беспокоиться о том, чтобы прикрепить их вперед или назад.

B. Как это работает?

Резистор может показаться не очень большим. Можно подумать, что он ничего не делает, кроме как потребляет энергию. Однако он выполняет жизненно важную функцию: контролирует напряжение и ток в вашей цепи.Другими словами, резисторы дают вам контроль над конструкцией вашей схемы.

Когда электрический ток начинает течь по проводу, все электроны начинают двигаться в одном направлении. Это похоже на воду, текущую по трубе. По тонкой трубе будет течь меньше воды, потому что у нее меньше места для ее движения.

Точно так же, когда ток проходит через тонкий провод в резисторе, электронам становится все труднее двигаться через него. Короче говоря, количество электронов, проходящих через резистор, уменьшается с увеличением длины и толщины провода.

C. Функция и значение У резисторов

есть множество применений, но три наиболее распространенных — это управление током, деление напряжения и цепи резистор-конденсатор.

Ограничение тока

Если в цепь не добавить резисторы, ток будет опасно высоким. Это может привести к перегреву других компонентов и их повреждению. Например, если вы подключите светодиод напрямую к батарее, он все равно будет работать.Однако через некоторое время светодиод нагреется, как огненный шар. В конечном итоге он сгорит, поскольку светодиоды менее устойчивы к нагреву.

Но, если ввести в схему резистор, он снизит протекание тока до оптимального уровня. Таким образом, вы можете дольше держать светодиод включенным, не перегревая его.

Делительное напряжение Также используются резисторы

для понижения напряжения до нужного уровня. Иногда для определенной части схемы, такой как микроконтроллер, может потребоваться более низкое напряжение, чем для самой схемы.Здесь на помощь приходит резистор.

Допустим, ваша схема работает от аккумулятора 12 В. Однако для микроконтроллера требуется только питание 6 В. Итак, чтобы разделить напряжение пополам, все, что вам нужно сделать, это подключить последовательно два резистора с равным сопротивлением. Проволока между двумя резисторами снизит наполовину напряжение вашей цепи, к которой может быть подключен микроконтроллер. Используя соответствующие резисторы, вы можете снизить напряжение в цепи до любого уровня.

Резисторно-конденсаторные цепи Резисторы

также используются в сочетании с конденсаторами для создания интегральных схем, содержащих массивы резистор-конденсатор в одной микросхеме.Их также называют RC-фильтрами или RC-сетями. Они часто используются для подавления электромагнитных помех (EMI) или радиочастотных помех (RFI) в различных инструментах, включая порты ввода / вывода компьютеров и ноутбуков, локальные сети (LAN) и глобальные сети (WAN), среди прочего. Они также используются в станках, распределительных устройствах, контроллерах двигателей, автоматизированном оборудовании, промышленных приборах, лифтах и ​​эскалаторах.

---

Компонент 3: Диод

Диод — это устройство с двумя выводами, которое позволяет электрическому току течь только в одном направлении.Таким образом, это электронный эквивалент обратного клапана или улицы с односторонним движением. Он обычно используется для преобразования переменного тока (AC) в постоянный ток (DC). Он изготовлен либо из полупроводникового материала (полупроводниковый диод), либо из вакуумной трубки (вакуумный ламповый диод). Однако сегодня большинство диодов изготовлено из полупроводникового материала, особенно из кремния.

Рисунок 5: Диод [Источник изображения]

A. Состав

Как упоминалось ранее, существует два типа диодов: вакуумные диоды и полупроводниковые диоды.Вакуумный диод состоит из двух электродов (катода и анода), помещенных внутри герметичной вакуумной стеклянной трубки. Полупроводниковый диод состоит из полупроводников p-типа и n-типа. Поэтому он известен как диод с p-n переходом. Обычно он изготавливается из кремния, но также можно использовать германий или селен.

B. Как это работает?

Вакуумный диод

Когда катод нагревается нитью накала, в вакууме образуется невидимое облако электронов, называемое пространственным зарядом.Хотя электроны испускаются катодом, отрицательный объемный заряд отталкивает их. Поскольку электроны не могут достичь анода, через цепь не протекает ток. Однако, когда анод становится положительным, объемный заряд исчезает. В результате ток начинает течь от катода к аноду. Таким образом, электрический ток внутри диода течет только от катода к аноду и никогда от анода к катоду.

P-N переходной диод

Диод с p-n переходом состоит из кремниевых полупроводников p-типа и n-типа.Полупроводник p-типа обычно легируется бором, оставляя в нем дырки (положительный заряд). С другой стороны, полупроводник n-типа легирован сурьмой, добавляя в него несколько дополнительных электронов (отрицательный заряд). Таким образом, электрический ток может протекать через оба полупроводника.

Когда вы соединяете блоки p-типа и n-типа, лишние электроны n-типа объединяются с дырками p-типа, создавая зону обеднения без каких-либо свободных электронов или дырок. Короче, ток через диод больше не может проходить.

Когда вы подключаете отрицательную клемму батареи к кремнию n-типа, а положительную клемму к p-типу (прямое смещение), ток начинает течь, поскольку электроны и дырки теперь могут перемещаться по переходу. Однако, если вы перевернете клеммы (обратное смещение), ток через диод не будет протекать, потому что дырки и электроны отталкиваются друг от друга, расширяя зону обеднения. Таким образом, как и вакуумный диод, переходной диод может пропускать ток только в одном направлении.

С.Функция и значение

Хотя диоды являются одними из простейших компонентов электронной схемы, они находят уникальное применение в различных отраслях промышленности.

Преобразование переменного тока в постоянный

Наиболее распространенное и важное применение диодов — преобразование переменного тока в постоянный. Обычно полуволновой (один диод) или двухполупериодный (четыре диода) выпрямитель используется для преобразования мощности переменного тока в мощность постоянного тока, особенно в бытовых источниках питания. Когда вы пропускаете источник питания переменного тока через диод, через него проходит только половина формы волны переменного тока.Поскольку этот импульс напряжения используется для зарядки конденсатора, он создает устойчивые и непрерывные постоянные токи без каких-либо пульсаций. Различные комбинации диодов и конденсаторов также используются для создания различных типов умножителей напряжения для умножения небольшого переменного напряжения на высокие выходы постоянного тока.

Обходные диоды

Обходные диоды часто используются для защиты солнечных панелей. Когда ток от остальных элементов проходит через поврежденный или пыльный солнечный элемент, это вызывает перегрев.В результате общая выходная мощность снижается, создавая горячие точки. Диоды подключаются параллельно солнечным элементам, чтобы защитить их от проблемы перегрева. Эта простая конструкция ограничивает напряжение на неисправном солнечном элементе, позволяя току проходить через неповрежденные элементы во внешнюю цепь.

Защита от скачков напряжения

Когда источник питания внезапно прерывается, он создает высокое напряжение в большинстве индуктивных нагрузок.Этот неожиданный скачок напряжения может повредить нагрузку. Однако вы можете защитить дорогое оборудование, подключив диод к индуктивным нагрузкам. В зависимости от типа защиты эти диоды известны под разными названиями, включая демпферный диод, обратный диод, подавляющий диод и диод свободного хода, среди других.

Демодуляция сигнала

Они также используются в процессе модуляции сигнала, поскольку диоды могут эффективно удалять отрицательный элемент сигнала переменного тока.Диод выпрямляет несущую волну, превращая ее в постоянный ток. Звуковой сигнал извлекается из несущей волны, этот процесс называется звуковой частотной модуляцией. Вы можете слышать звук после некоторой фильтрации и усиления. Следовательно, диоды обычно используются в радиоприемниках для извлечения сигнала из несущей волны.

Защита от обратного тока

Изменение полярности источника постоянного тока или неправильное подключение батареи может привести к протеканию значительного тока через цепь.Такое обратное подключение может повредить подключенную нагрузку. Вот почему защитный диод включен последовательно с плюсовой стороной клеммы аккумулятора. В случае правильной полярности диод становится смещенным в прямом направлении, и ток течет по цепи. Однако в случае неправильного подключения он становится смещенным в обратном направлении, блокируя ток. Таким образом, это может защитить ваше оборудование от возможных повреждений.

---

Компонент 4: Транзистор

Один из важнейших компонентов электронной схемы, транзисторы произвели революцию в области электроники.Эти крошечные полупроводниковые устройства с тремя выводами существуют уже более пяти десятилетий. Их часто используют как усилители и переключающие устройства. Вы можете думать о них как о реле без каких-либо движущихся частей, потому что они могут включать или выключать что-то без какого-либо движения.

Рисунок 6: Транзисторы [Источник изображения]

A. Состав

Вначале германий использовался для создания транзисторов, которые были чрезвычайно чувствительны к температуре. Однако сегодня они изготавливаются из кремния, полупроводникового материала, обнаруженного в песке, потому что кремниевые транзисторы гораздо более устойчивы к температуре и дешевле в производстве.Есть два разных типа биполярных переходных транзисторов (BJT), NPN и PNP. Каждый транзистор имеет три контакта, которые называются базой (b), коллектором (c) и эмиттером (e). NPN и PNP относятся к слоям полупроводникового материала, из которых изготовлен транзистор.

B. Как это работает?

Когда вы помещаете кремниевую пластину p-типа между двумя стержнями n-типа, вы получаете NPN-транзистор. Эмиттер присоединен к одному n-типу, а коллектор — к другому.Основание прикреплено к р-образному. Избыточные дырки в кремнии p-типа действуют как барьеры, блокирующие прохождение тока. Однако, если вы приложите положительное напряжение к базе и коллектору и отрицательно зарядите эмиттер, электроны начнут течь от эмиттера к коллектору.

Расположение и количество блоков p-типа и n-типа остаются инвертированными в транзисторе PNP. В этом типе транзистора один n-тип находится между двумя блоками p-типа. Поскольку распределение напряжения отличается, транзистор PNP работает иначе.Транзистор NPN требует положительного напряжения на базу, в то время как PNP требует отрицательного напряжения. Короче говоря, ток должен течь от базы, чтобы включить PNP-транзистор.

C. Функция и значение

Транзисторы функционируют как переключатели и усилители в большинстве электронных схем. Разработчики часто используют транзистор в качестве переключателя, потому что, в отличие от простого переключателя, он может превратить небольшой ток в гораздо больший. Хотя вы можете использовать простой переключатель в обычной цепи, для усовершенствованной схемы может потребоваться различное количество токов на разных этапах.

Транзисторы в слуховых аппаратах

Одно из самых известных применений транзисторов — слуховой аппарат. Обычно небольшой микрофон в слуховом аппарате улавливает звуковые волны, преобразовывая их в колеблющиеся электрические импульсы или токи. Когда эти токи проходят через транзистор, они усиливаются. Затем усиленные импульсы проходят через динамик, снова преобразуя их в звуковые волны. Таким образом, вы можете услышать значительно более громкую версию окружающего шума.

Транзисторы в компьютерах и калькуляторах

Все мы знаем, что компьютеры хранят и обрабатывают информацию, используя двоичный язык «ноль» и «единица». Однако большинство людей не знают, что транзисторы играют решающую роль в создании чего-то, что называется логическими вентилями, которые являются основой компьютерных программ. Транзисторы часто соединяются с логическими вентилями, чтобы создать уникальный элемент устройства, называемый триггером. В этой системе транзистор остается включенным, даже если вы уберете ток базы.Теперь он переключается или выключается всякий раз, когда через него проходит новый ток. Таким образом, транзистор может хранить ноль, когда он выключен, или единицу, когда он включен, что является принципом работы компьютеров.

Транзисторы Дарлингтона

Транзистор Дарлингтона состоит из двух соединенных вместе транзисторов с полярным соединением PNP или NPN. Он назван в честь своего изобретателя Сидни Дарлингтона. Единственное назначение транзистора Дарлингтона — обеспечить высокий коэффициент усиления по току при низком базовом токе.Вы можете найти эти транзисторы в приборах, которым требуется высокий коэффициент усиления по току на низкой частоте, таких как регуляторы мощности, драйверы дисплея, контроллеры двигателей, световые и сенсорные датчики, системы сигнализации и усилители звука.

IGBT и MOSFET транзисторы

Биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) часто используются в качестве усилителей и переключателей в различных инструментах, включая электромобили, поезда, холодильники, кондиционеры и даже стереосистемы.С другой стороны, полевые транзисторы металл-оксид-полупроводник (MOSFET) обычно используются в интегральных схемах для управления уровнями мощности устройства или для хранения данных.

---

Компонент 5: Индуктор

Катушка индуктивности, также известная как реактор, представляет собой пассивный компонент цепи, имеющей два вывода. Это устройство хранит энергию в своем магнитном поле, возвращая ее в цепь при необходимости. Было обнаружено, что когда две катушки индуктивности помещаются рядом, не касаясь друг друга, магнитное поле, создаваемое первой катушкой индуктивности, воздействует на вторую катушку индуктивности.Это был решающий прорыв, который привел к изобретению первых трансформаторов.

Рисунок 7: Катушки индуктивности [Источник изображения]

A. Состав

Это, вероятно, простейший компонент, состоящий только из мотка медной проволоки. Индуктивность прямо пропорциональна количеству витков в катушке. Однако иногда катушка наматывается на ферромагнитный материал, такой как железо, слоистое железо и порошковое железо, для увеличения индуктивности. Форма этого сердечника также может увеличить индуктивность.Тороидальные (в форме бублика) сердечники обеспечивают лучшую индуктивность по сравнению с соленоидными (стержневыми) сердечниками на такое же количество витков. К сожалению, соединить индукторы в интегральную схему сложно, поэтому их обычно заменяют резисторами.

B. Как это работает?

Когда ток проходит по проводу, он создает магнитное поле. Однако уникальная форма индуктора приводит к созданию гораздо более сильного магнитного поля. Это мощное магнитное поле, в свою очередь, сопротивляется переменному току, но пропускает через него постоянный ток.Это магнитное поле также хранит энергию.

Возьмем простую схему, состоящую из батареи, переключателя и лампочки. Лампа загорится ярко, как только вы включите выключатель. Добавьте в эту цепь индуктивность. Как только вы включаете выключатель, лампочка переключается с яркой на тусклую. С другой стороны, когда переключатель выключен, он становится очень ярким, всего на долю секунды до полного выключения.

Когда вы включаете выключатель, индуктор начинает использовать электричество для создания магнитного поля, временно блокируя прохождение тока.Но только постоянный ток проходит через индуктор, как только магнитное поле заполнено. Вот почему лампочка переключается с яркой на тусклую. Все это время индуктор хранит некоторую электрическую энергию в виде магнитного поля. Итак, когда вы выключаете выключатель, магнитное поле поддерживает постоянный ток в катушке. Таким образом, лампочка некоторое время горит ярко перед тем, как погаснуть.

C. Функция и значение

Хотя индукторы полезны, их сложно включить в электронные схемы из-за их размера.Поскольку они более громоздкие по сравнению с другими компонентами, они увеличивают вес и занимают много места. Следовательно, их обычно заменяют резисторами в интегральных схемах (ИС). Тем не менее, индукторы имеют широкий спектр промышленных применений.

Фильтры в настроенных схемах

Одним из наиболее распространенных применений индукторов является выбор желаемой частоты в настроенных схемах. Они широко используются с конденсаторами и резисторами, подключенными параллельно или последовательно, для создания фильтров.Импеданс катушки индуктивности увеличивается с увеличением частоты сигнала. Таким образом, автономная катушка индуктивности может действовать только как фильтр нижних частот. Однако, когда вы объединяете его с конденсатором, вы можете создать режекторный фильтр, потому что сопротивление конденсатора уменьшается с увеличением частоты сигнала. Таким образом, вы можете использовать различные комбинации конденсаторов, катушек индуктивности и резисторов для создания различных типов фильтров. Они присутствуют в большинстве электронных устройств, включая телевизоры, настольные компьютеры и радио.

Дроссели как дроссели

Если через дроссель протекает переменный ток, он создает противоположный ток. Таким образом, он может преобразовывать источник переменного тока в постоянный. Другими словами, он подавляет подачу переменного тока, но позволяет постоянному току проходить через него, отсюда и название «дроссель». Обычно они используются в цепях питания, которым необходимо преобразовать подачу переменного тока в подачу постоянного тока.

Ферритовые бусины

Ферритовый шарик или ферритовый дроссель используется для подавления высокочастотного шума в электронных схемах.Некоторые из распространенных применений ферритовых шариков включают компьютерные кабели, телевизионные кабели и кабели для зарядки мобильных устройств. Эти кабели иногда могут действовать как антенны, взаимодействуя с аудио- и видеовыходами вашего телевизора и компьютера. Таким образом, индукторы используются в ферритовых шариках, чтобы уменьшить такие радиочастотные помехи.

Индукторы в датчиках приближения

Большинство датчиков приближения работают по принципу индуктивности. Индуктивный датчик приближения состоит из четырех частей, включая индуктор или катушку, генератор, схему обнаружения и выходную схему.Осциллятор генерирует флуктуирующее магнитное поле. Когда объект приближается к этому магнитному полю, начинают накапливаться вихревые токи, уменьшая магнитное поле датчика.

Схема обнаружения определяет силу датчика, в то время как выходная схема вызывает соответствующий ответ. Индуктивные датчики приближения, также называемые бесконтактными датчиками, ценятся за их надежность. Они используются на светофорах для определения плотности движения, а также в качестве датчиков парковки легковых и грузовых автомобилей.

Асинхронные двигатели

Асинхронный двигатель, вероятно, является наиболее распространенным примером применения индукторов. Обычно в асинхронном двигателе индукторы устанавливаются в фиксированном положении. Другими словами, им не разрешается выравниваться с близлежащим магнитным полем. Источник питания переменного тока используется для создания вращающегося магнитного поля, которое затем вращает вал. Потребляемая мощность регулирует скорость вращения. Следовательно, асинхронные двигатели часто используются в приложениях с фиксированной скоростью.Асинхронные двигатели очень надежны и прочны, поскольку нет прямого контакта между двигателем и ротором.

Трансформаторы

Как упоминалось ранее, открытие индукторов привело к изобретению трансформаторов, одного из основных компонентов систем передачи энергии. Вы можете создать трансформатор, объединив индукторы общего магнитного поля. Обычно они используются для повышения или понижения напряжения в линиях электропередач до желаемого уровня.

Накопитель энергии

Катушка индуктивности, как и конденсатор, также может накапливать энергию. Однако, в отличие от конденсатора, он может накапливать энергию в течение ограниченного времени. Поскольку энергия хранится в магнитном поле, она схлопывается, как только отключается источник питания. Тем не менее, индукторы функционируют как надежные накопители энергии в импульсных источниках питания, таких как настольные компьютеры.

---

Компонент 6: реле

Реле — это электромагнитный переключатель, который может размыкать и замыкать цепи электромеханическим или электронным способом.Для работы реле необходим относительно небольшой ток. Обычно они используются для регулирования малых токов в цепи управления. Однако вы также можете использовать реле для управления большими электрическими токами. Реле — это электрический эквивалент рычага. Вы можете включить его небольшим током, чтобы включить (или усилить) другую цепь, использующую большой ток. Реле могут быть либо электромеханическими, либо твердотельными.

Рисунок 8: реле [Источник изображения]

A. Состав

Электромеханическое реле (ЭМИ) состоит из корпуса, катушки, якоря, пружины и контактов.Рама поддерживает различные части реле. Якорь — это подвижная часть релейного переключателя. Катушка (в основном из медной проволоки), намотанная на металлический стержень, создает магнитное поле, которое перемещает якорь. Контакты — это токопроводящие части, которые размыкают и замыкают цепь.

Твердотельное реле (SSR) состоит из входной цепи, цепи управления и выходной цепи. Входная цепь эквивалентна катушке электромеханического реле. Схема управления действует как связующее устройство между входными и выходными цепями, в то время как выходная цепь выполняет ту же функцию, что и контакты в ЭМИ.Твердотельные реле становятся все более популярными, поскольку они дешевле, быстрее и надежнее по сравнению с электромеханическими реле.

B. Как это работает?

Используете ли вы электромеханическое реле или твердотельное реле, это нормально замкнутое (NC) или нормально разомкнутое (NO) реле. В случае реле NC контакты остаются замкнутыми при отсутствии питания. Однако в нормально разомкнутом реле контакты остаются разомкнутыми при отсутствии питания.Короче говоря, всякий раз, когда через реле протекает ток, контакты либо размыкаются, либо замыкаются.

В ЭМИ источник питания возбуждает катушку реле, создавая магнитное поле. Магнитная катушка притягивает металлическую пластину, установленную на якоре. Когда ток прекращается, якорь возвращается в исходное положение под действием пружины. EMR также может иметь один или несколько контактов в одном пакете. Если в цепи используется только один контакт, она называется цепью с одиночным разрывом (SB). С другой стороны, цепь двойного размыкания (DB) идет с буксировочными контактами.Обычно реле с одинарным размыканием используются для управления маломощными устройствами, такими как индикаторные лампы, в то время как контакты с двойным размыканием используются для управления мощными устройствами, такими как соленоиды.

Когда дело доходит до работы SSR, вам необходимо подать напряжение выше, чем указанное напряжение срабатывания реле, чтобы активировать входную цепь. Вы должны подать напряжение ниже установленного минимального напряжения падения реле, чтобы деактивировать входную цепь. Схема управления передает сигнал от входной цепи к выходной цепи.Выходная цепь включает нагрузку или выполняет желаемое действие.

C. Функция и значение

Поскольку они могут управлять сильноточной цепью с помощью слаботочного сигнала, в большинстве процессов управления используются реле в качестве первичных устройств защиты и переключения. Они также могут обнаруживать неисправности и нарушения в системах распределения электроэнергии. Типичные приложения включают телекоммуникации, автомобили, системы управления дорожным движением, бытовую технику и компьютеры, среди прочего.

Защитные реле

Защитные реле используются для отключения или отключения цепи при обнаружении каких-либо нарушений. Иногда они также могут подавать сигнал тревоги при обнаружении неисправности. Типы реле защиты зависят от их функции. Например, реле максимального тока предназначено для определения тока, превышающего заданное значение. При обнаружении такого тока реле срабатывает, отключая автоматический выключатель, чтобы защитить оборудование от возможного повреждения.

Дистанционное реле или реле импеданса, с другой стороны, может обнаруживать отклонения в соотношении тока и напряжения, а не контролировать их величину независимо. Он срабатывает, когда отношение V / I падает ниже заданного значения. Обычно защитные реле используются для защиты оборудования, такого как двигатели, генераторы, трансформаторы и т. Д.

Реле автоматического повторного включения

Реле автоматического повторного включения предназначено для многократного повторного включения автоматического выключателя, который уже отключен с помощью защитного реле.Например, при резком падении напряжения в электрической цепи вашего дома может наблюдаться несколько кратковременных перебоев в подаче электроэнергии. Эти сбои происходят из-за того, что реле повторного включения пытается автоматически включить защитное реле. В случае успеха питание будет восстановлено. В противном случае произойдет полное отключение электроэнергии.

Тепловые реле

Тепловое воздействие электрической энергии — это принцип работы теплового реле. Короче говоря, он может обнаруживать повышение температуры окружающей среды и соответственно включать или выключать цепь.Он состоит из биметаллической полосы, которая нагревается при прохождении через нее сверхтока. Нагретая полоса изгибается и замыкает замыкающий контакт, отключая автоматический выключатель. Наиболее распространенное применение теплового реле — защита электродвигателя от перегрузки.

---

Компонент 7. Кристалл кварца

Кристаллы кварца находят несколько применений в электронной промышленности. Однако в основном они используются в качестве резонаторов в электронных схемах. Кварц — это встречающаяся в природе форма кремния.Однако теперь его производят синтетически, чтобы удовлетворить растущий спрос. Проявляет пьезоэлектрический эффект. Если вы приложите физическое давление к одной стороне, возникающие в результате вибрации создадут переменное напряжение на кристалле. Резонаторы из кварцевого кристалла доступны во многих размерах в зависимости от требуемых применений.

Рисунок 9: Кристалл кварца [Источник изображения]

A. Состав

Как упоминалось ранее, кристаллы кварца либо производятся синтетическим путем, либо встречаются в природе.Их часто используют для создания кварцевых генераторов для создания электрического сигнала с точной частотой. Обычно форма кристаллов кварца гексагональная с пирамидками на концах. Однако для практических целей их разрезают на плиты прямоугольной формы. К наиболее распространенным типам форматов резки относятся X, Y и AT. Эта плита помещается между двумя металлическими пластинами, называемыми удерживающими пластинами. Внешняя форма кварцевого кристалла или кварцевого генератора может быть цилиндрической, прямоугольной или квадратной.

Б.Как это работает?

Если подать на кристалл переменное напряжение, он вызовет механические колебания. Огранка и размер кристалла кварца определяют резонансную частоту этих колебаний или колебаний. Таким образом, он генерирует постоянный сигнал. Кварцевые генераторы дешевы и просты в изготовлении синтетическим способом. Они доступны в диапазоне от нескольких кГц до нескольких МГц. Поскольку кварцевые генераторы имеют более высокую добротность или добротность, они очень стабильны во времени и температуре.

C. Функция и значение

Исключительно высокая добротность позволяет использовать кристаллы кварца и резонансный элемент в генераторах, а также в фильтрах в электронных схемах. Вы можете найти этот высоконадежный компонент в радиочастотных приложениях, как схемы генератора тактовых импульсов в платах микропроцессоров, а также как элемент синхронизации в цифровых часах.

Кварцевые часы

Проблема традиционных часов с винтовой пружиной заключается в том, что вам нужно периодически заводить катушку.С другой стороны, маятниковые часы зависят от силы тяжести. Таким образом, они по-разному показывают время на разных уровнях моря и высотах из-за изменений силы тяжести. Однако на характеристики кварцевых часов не влияет ни один из этих факторов. Кварцевые часы питаются от батареек. Обычно крошечный кристалл кварца регулирует шестеренки, которые управляют секундной, минутной и часовой стрелками. Поскольку кварцевые часы потребляют очень мало энергии, батарея часто может работать дольше.

Фильтры

Вы также можете использовать кристаллы кварца в электронных схемах в качестве фильтров.Они часто используются для фильтрации нежелательных сигналов в радиоприемниках и микроконтроллерах. Большинство основных фильтров состоят из одного кристалла кварца. Однако усовершенствованные фильтры могут содержать более одного кристалла, чтобы соответствовать требованиям к рабочим характеристикам. Эти кварцевые фильтры намного превосходят фильтры, изготовленные с использованием ЖК-компонентов.

---

Заключение

От общения с близкими, живущими на разных континентах, до приготовления горячей чашки кофе — электронные устройства затрагивают практически все аспекты нашей жизни.Однако что заставляет эти электронные устройства выполнять, казалось бы, трудоемкие задачи всего за несколько минут? Крошечные электронные схемы — основа всего электронного оборудования. Чтение о различных компонентах электронной схемы поможет вам понять их функции и значение. Поделитесь своими предложениями и мнениями по этому поводу в разделе комментариев ниже.

// Эта статья изначально была опубликована на ICRFQ.

Основы печатных плат

— learn.sparkfun.com

Обзор

Одно из ключевых понятий в электронике — это печатная плата или печатная плата.Это настолько фундаментально, что люди часто забывают объяснить, что такое PCB . В этом руководстве мы разберем, из чего состоит печатная плата, и разберем некоторые общие термины, используемые в мире печатных плат.

На следующих нескольких страницах мы обсудим состав печатной платы, рассмотрим некоторую терминологию, взглянем на методы сборки и кратко обсудим процесс проектирования, лежащий в основе создания новой печатной платы.

Рекомендуемая литература

Перед тем, как начать, вы можете ознакомиться с некоторыми концепциями, которые мы используем в этом руководстве:

---

Переводы

Минь Туун любезно перевел этот учебник на вьетнамский язык.Посмотреть перевод можно здесь.

Что такое печатная плата?

Печатная плата — наиболее распространенное название, но ее также можно называть «печатными монтажными платами» или «печатными монтажными платами». До появления печатных плат схемы создавались посредством трудоемкого процесса двухточечной проводки. Это приводило к частым отказам в местах соединения проводов и коротким замыканиям, когда изоляция проводов начинала стареть и трескаться.

->
любезно предоставлено пользователем Википедии Wikinaut <-

Значительным достижением стала разработка обмотки проводов, при которой провод небольшого калибра буквально наматывается на столб в каждой точке соединения, создавая газонепроницаемое соединение, которое является очень прочным и легко заменяемым.

По мере того, как электроника перешла от электронных ламп и реле к кремниевым и интегральным схемам, размер и стоимость электронных компонентов начали уменьшаться. Электроника стала более распространенной в потребительских товарах, и давление, направленное на уменьшение размеров и затрат на производство электронной продукции, побудило производителей искать лучшие решения. Так родилась печатная плата.

PCB — это аббревиатура от печатной платы . Это доска, на которой есть линии и контактные площадки, соединяющие различные точки вместе.На изображении выше есть следы, которые электрически соединяют различные разъемы и компоненты друг с другом. Печатная плата позволяет передавать сигналы и питание между физическими устройствами. Припой — это металл, который обеспечивает электрические соединения между поверхностью печатной платы и электронными компонентами. Припой, являясь металлом, также служит прочным механическим клеем.

Композиция

Печатная плата похожа на слоеный пирог или лазанью — есть чередующиеся слои разных материалов, которые ламинируются вместе с помощью тепла и клея, так что в результате получается единый объект.

Давайте начнем с середины и продолжим работу.

FR4

Основным материалом или подложкой обычно является стекловолокно. Исторически наиболее распространенным обозначением для этого стекловолокна является «FR4». Этот прочный сердечник придает печатной плате жесткость и толщину. Существуют также гибкие печатные платы, построенные на гибком жаропрочном пластике (каптон или аналог).

Вы найдете много печатных плат разной толщины; наиболее распространенная толщина продуктов SparkFun — 1,6 мм (0.063 «). В некоторых наших продуктах — платах LilyPad и Arudino Pro Micro — используется плата толщиной 0,8 мм.

Более дешевые печатные платы и перфорированные платы (показанные выше) будут изготавливаться из других материалов, таких как эпоксидные смолы или фенолы, которые не обладают долговечностью FR4, но намного дешевле. Вы поймете, что работаете с этим типом печатной платы, когда припаяете к ней — они имеют очень неприятный запах. Эти типы подложек также обычно встречаются в бытовой электронике низкого уровня. Фенольные смолы имеют низкую температуру термического разложения, что приводит к их расслаиванию, дымлению и обугливанию, когда паяльник слишком долго удерживается на плате.

Медь

Следующий слой представляет собой тонкую медную фольгу, которую ламинируют на плату с помощью тепла и клея. На обычных двусторонних печатных платах медь наносится на обе стороны подложки. В более дешевых электронных устройствах печатная плата может иметь медь только с одной стороны. Когда мы говорим о двухсторонней плате или двухслойной плате , мы имеем в виду количество медных слоев (2) в нашей лазаньи. Это может быть всего лишь 1 слой или целых 16 или более слоев.

Печатная плата с открытой медью, без паяльной маски и шелкографии.

Толщина меди может варьироваться и указывается по весу в унциях на квадратный фут. Подавляющее большинство печатных плат содержат 1 унцию меди на квадратный фут, но некоторые печатные платы, которые работают с очень высокой мощностью, могут использовать 2 или 3 унции меди. Каждая унция на квадрат соответствует примерно 35 микрометрам или 1,4 тысячным дюйма толщины меди.

Паяльная маска

Слой поверх медной фольги называется слоем паяльной маски. Этот слой придает печатной плате зеленый (или, в SparkFun, красный) цвет.Он накладывается на медный слой, чтобы изолировать медные следы от случайного контакта с другим металлом, припоем или токопроводящими насадками. Этот слой помогает пользователю паять в правильных местах и ​​предотвращает возникновение перемычек.

В приведенном ниже примере зеленая паяльная маска нанесена на большую часть печатной платы, закрывая небольшие следы, но оставляя серебряные кольца и контактные площадки SMD открытыми, чтобы их можно было припаять.

Паяльная маска чаще всего зеленого цвета, но возможен почти любой цвет.Мы используем красный почти для всех плат SparkFun, белый для платы IOIO и фиолетовый для плат LilyPad.

шелкография

Белый слой шелкографии наносится поверх слоя паяльной маски. Шелкография добавляет к печатной плате буквы, числа и символы, которые упрощают сборку, и индикаторы для лучшего понимания платы людьми. Мы часто используем шелкографические метки, чтобы указать, какова функция каждого контакта или светодиода.

Шелкография чаще всего белая, но можно использовать чернила любого цвета.Широко доступны черный, серый, красный и даже желтый цвета шелкографии; Однако редко можно увидеть более одного цвета на одной доске.

Терминология

Теперь, когда у вас есть представление о структуре печатной платы, давайте определим некоторые термины, которые вы можете услышать при работе с печатными платами:

• Кольцо кольцевое — кольцо из меди вокруг металлического сквозного отверстия в печатной плате.

Примеры кольцевых колец.

• DRC — проверка правил проектирования.Программная проверка вашего дизайна, чтобы убедиться, что он не содержит ошибок, таких как неправильно соприкасающиеся следы, слишком тонкие следы или просверливание слишком маленьких отверстий.
• Drill hit — места на конструкции, в которых следует просверлить отверстия или где они действительно были просверлены на доске. Неточные удары сверла, вызванные затупившимися долотами, являются распространенной производственной проблемой.

Не очень точные, но функциональные попадания сверла.

• Finger — открытые металлические площадки по краю платы, используемые для соединения двух печатных плат.Распространенные примеры — по краям компьютерных плат расширения или памяти, а также старых видеоигр на основе картриджей.
• Мышиные укусы — альтернатива v-score для отделения досок от панелей. Несколько ударов сверла сгруппированы близко друг к другу, создавая слабое место, где доску можно легко сломать. См. Хороший пример на досках SparkFun Protosnap.

Укусы мыши на LilyPad ProtoSnap позволяют легко отделять печатную плату.

• Контактная площадка — часть оголенного металла на поверхности платы, к которой припаян компонент.

Контактные площадки PTH (сквозное отверстие) слева, контактные площадки SMD (устройство для поверхностного монтажа) справа.

• Панель — большая печатная плата, состоящая из множества меньших плат, которые перед использованием будут разобраны. У автоматизированного оборудования для работы с печатными платами часто возникают проблемы с меньшими платами, и, объединяя несколько плат одновременно, процесс можно значительно ускорить.
• Трафарет для пасты — тонкий металлический (или иногда пластиковый) трафарет, который накладывается на плату и позволяет наносить паяльную пасту на определенные участки во время сборки.

Абэ быстро демонстрирует, как выровнять трафарет с пастой и нанести паяльную пасту.

• Самовывоз — машина или процесс, с помощью которого компоненты размещаются на печатной плате.

Боб показывает нам машину SparkFun MyData Pick and Place.Это довольно круто.

• Плоскость — сплошной медный блок на печатной плате, обозначенный границами, а не дорожкой. Также обычно называют «заливкой».

Различные части печатной платы, на которых нет следов, но вместо них нанесен грунт.

• Металлическое сквозное отверстие — отверстие на плате, имеющее кольцевое кольцо и покрытое металлической пластиной на всем протяжении доски. Может быть точкой соединения для компонента со сквозным отверстием, переходным отверстием для передачи сигнала или монтажным отверстием.

Резистор PTH, вставленный в печатную плату FabFM, готовый к пайке. Ножки резистора продеваются сквозь отверстия. К металлическим отверстиям могут быть прикреплены следы на передней и задней части печатной платы.

• Pogo pin — подпружиненный контакт, используемый для временного подключения в целях тестирования или программирования.

Популярная булавка с заостренным концом. Мы используем их огромное количество на наших испытательных стендах.

• Reflow — плавление припоя для создания стыков между контактными площадками и выводами компонентов.
• Silkscreen — буквы, цифры, символы и изображения на печатной плате. Обычно доступен только один цвет и разрешение обычно довольно низкое.

Шелкография, идентифицирующая этот светодиод как светодиод питания.

• Паз — любое отверстие в плате, которое не является круглым. Слоты могут быть покрыты, а могут и не быть. Слоты иногда увеличивают стоимость платы, поскольку требуют дополнительного времени на вырезку.

Сложные слоты прорезаны в ProtoSnap — Pro Mini.Также показано множество укусов мышей. Примечание: углы пазов не могут быть сделаны полностью квадратными, потому что они прорезаются круговой фрезой.

• Паяльная паста — маленькие шарики припоя, взвешенные в гелевой среде, которые с помощью трафарета для пасты наносятся на контактные площадки для поверхностного монтажа на печатной плате перед размещением компонентов. Во время оплавления припой в пасте плавится, создавая электрические и механические соединения между контактными площадками и компонентом.

Паяльная паста на печатной плате незадолго до установки компонентов. Обязательно ознакомьтесь с описанием * пасты трафарета выше. *

• Горшок для припоя — горшок, используемый для быстрой пайки плат со сквозными отверстиями. Обычно содержит небольшое количество расплавленного припоя, в который плата быстро погружается, оставляя паяные соединения на всех открытых площадках.
• Soldermask — слой защитного материала, нанесенный на металл для предотвращения коротких замыканий, коррозии и других проблем.Часто зеленый, хотя возможны и другие цвета (красный SparkFun, синий Arduino или черный Apple). Иногда упоминается как «сопротивляться».

Паяльная маска закрывает сигнальные дорожки, но оставляет контактные площадки для пайки.

• Паяльная перемычка — небольшая капля припоя, соединяющая два соседних контакта на компоненте на печатной плате. В зависимости от конструкции, паяльная перемычка может использоваться для соединения двух контактных площадок или контактов. Это также может стать причиной нежелательных коротких замыканий.
• Поверхностный монтаж — метод конструкции, позволяющий просто устанавливать компоненты на плату, не требуя, чтобы провода проходили через отверстия в плате. Сегодня это преобладающий метод сборки, который позволяет быстро и легко устанавливать платы.
• Thermal — небольшой след, используемый для соединения контактной площадки с плоскостью. Если контактная площадка не подвергается термической разгрузке, становится трудно нагреть контактную площадку до достаточно высокой температуры для создания хорошего паяного соединения.Контактная площадка с неправильной термической разгрузкой будет казаться «липкой» при попытке припаять ее, и на ее оплавление уйдет слишком много времени.

Слева паяльная площадка с двумя небольшими дорожками (термиками), соединяющими контакт с заземляющей пластиной. Справа — переходное отверстие без термиков, полностью соединяющее его с заземляющей пластиной.

• Воровство — штриховка, линии сетки или точки из меди, оставленные в областях платы, где нет плоскости или следов.Снижает сложность травления, поскольку для удаления ненужной меди требуется меньше времени в ванне.
• Trace — непрерывный путь меди на печатной плате.

-> Небольшая дорожка, соединяющая площадку Reset с другим местом на плате. Более крупная и толстая дорожка подключается к выводу питания 5V . <-

• V-образная метка — частичный разрез доски, позволяющий легко защелкнуть доску вдоль линии.
• Через — отверстие в плате, используемое для передачи сигнала от одного уровня к другому. Переходные отверстия с тентом закрыты паяльной маской для защиты от припаивания. Переходные отверстия, к которым должны быть прикреплены разъемы и компоненты, часто открыты (открыты), чтобы их можно было легко припаять.

Передняя и задняя часть одной и той же печатной платы со сквозным соединением. Это переходное отверстие передает сигнал с передней стороны печатной платы через ее середину на заднюю сторону.

• Волновой припой — метод пайки, используемый на платах с компонентами со сквозными отверстиями, когда плата пропускается над стоячей волной расплавленного припоя, который прилипает к открытым контактным площадкам и выводам компонентов.

Создай свой собственный!

Как вы подходите к разработке своей собственной печатной платы? Все тонкости проектирования печатных плат слишком подробны, чтобы здесь углубляться, но если вы действительно хотите начать, вот несколько советов:

1. Найдите пакет САПР: на рынке существует множество недорогих или бесплатных вариантов проектирования печатных плат.На что следует обратить внимание при выборе пакета:
   • Поддержка сообщества: много ли людей используют пакет? Чем больше людей будет им пользоваться, тем больше у вас шансов найти готовые библиотеки с нужными вам частями.
   • Простота использования: если пользоваться им больно, не станете.
   • Возможности: некоторые программы накладывают ограничения на ваш проект — количество слоев, количество компонентов, размер платы и т. Д. Большинство из них позволяют вам платить за лицензию, чтобы обновить их возможности.
   • Переносимость: некоторые бесплатные программы не позволяют экспортировать или преобразовывать ваши проекты, ограничивая вас только одним поставщиком.Может быть, это справедливая цена за удобство и цену, а может, и нет.
2. Посмотрите на макеты других людей, чтобы увидеть, что они сделали. Аппаратное обеспечение с открытым исходным кодом делает это проще, чем когда-либо.
3. Практика, практика, практика.
4. Сохраняйте низкие ожидания. У вашего первого дизайна доски будет много проблем. У вашего 20-го дизайна доски будет меньше, но все равно будет. Вы никогда не избавитесь от них всех.
5. Схемы важны. Пытаться сначала спроектировать плату без хорошей схемы — бесполезное занятие.

Наконец, несколько слов о полезности разработки собственных печатных плат. Если вы планируете выполнить более одного или двух проектов в рамках одного проекта, окупаемость разработки платы будет довольно хорошей — схемы подключения точка-точка на прототипной плате — это хлопот, и они, как правило, менее надежны, чем специально разработанные. доски. Это также позволяет вам продавать свой дизайн, если он окажется популярным.

Как идентифицировать компьютерные микросхемы или интегральные схемы на печатных платах | Как попасть в Wiki

Номера деталей микросхем не всегда соответствуют какой-либо схеме, производители склонны формировать стиль наименования, но это не всегда так.Часто бывает трудно описать паттерны, которые настолько случайны, но по мере того, как вы знакомитесь с частью IC, вы начинаете легче видеть паттерны. На этой странице перечислены некоторые шаблоны и методы расшифровки номеров деталей; однако здесь нет правил, поэтому эти подсказки будут работать не во всех случаях.

Прежде чем смотреть на артикул

Вы можете многому научиться у микросхемы, даже не взглянув на номер детали.

Идентификация производителя

Производители, как правило, сосредотачиваются на определенных секторах бизнеса ИС и избегают других секторов.Таким образом, идентификация производителя может значительно приблизить вас к его функции.

Вот список сотен производителей и их специализации: http://www.elnec.com/iclogos_n.php

Для идентификации производителя См .: Руководство по логотипам производителей ИС

Если нет логотипа, производителя часто можно найти в самом номере детали. См. Раздел Префиксы производителей.

Идентификация пакета микросхемы

Пакет микросхем также может дать вам представление о его функциях.

Стили пакетов микросхем до 1990 г.

• ЦП и FPU: в основном CDIP, в процессорах более высокого уровня использовались PGA.
• MCU: CDIP
• УФ-СППЗУ: всегда CerDIP с наклейкой, закрывающей окошко матрицы.
• Базовая логика: обычно керамические SDIP
• Цепи резисторов: желтые или оранжевые (не черные) SIP или SDIP

Чипы после 1995 г.

• ЦП и FPU: PGA
• микроконтроллеров: PDIP,
• ЦП и микроконтроллеры поддерживают микросхемы: PDIP, SOIC
• EEPROM: PDIP
• Оперативная память: SOIC
• Базовая логика: пластиковые SIP, SOIC

Чипы после 2000 г.

Идентификация по приложению

Если вы знаете функцию платы, на которой установлена ​​ваша микросхема, то вы знаете, какие основные функции микросхемы на плате должны будут выполнять.

• Материнская плата компьютера обычно имеет ЦП, может быть, FPU, микросхему BIOS, кэш-память и несколько контроллеров шины.

Сужение различных функций каждого чипа на плате может помочь вам угадать функцию ваших чипов.

Определение и расшифровка номера детали

Расшифровка номера детали микросхемы — очень амбициозный процесс, и в большинстве случаев ввод полного номера детали в поисковой системе ни к чему не приведет.

Общий формат

Обычно компьютерные микросхемы или интегральные схемы имеют следующий формат

• Строка 1: Название производителя
• Строка 2: Номер детали
• Строка 3: код даты и другая закодированная информация.

  Реже строки 2 и 3 меняются местами

Номер детали обычно соответствует следующим форматам

• [альфа-символы для производителя] [более общий номер части] [альфа-символы для пакета, версии и т. Д.]

  например Am2901ADC, для [AMD] [часть 2901] [версия A, D = керамика, C =?]

  или SY6502, для [Synertek] [часть 6502]

• Другой распространенный стиль номера детали — [тип пакета] [общий номер детали] [скорость, версия, …]

  , например, A80486DX-16, для [A = керамическая сетка штифтов] [часть 80486, или более часто называемая 486] [Rev. DX, скорость 16 МГц]

  или P8080A, для [пластиковой упаковки для погружения] [деталь 8080] [ред. A]

Префиксы производителя

Ниже приведена таблица префиксов номеров деталей распространенных производителей, это не всегда верно, но в большинстве случаев это так.

Общий производитель по префиксу номера детали
Am — драм	LI, L — LSI	Z — Зилог
SY — Synertek	Т — ТИ	MC — Motorola
T — Toshiba	Сх — Сайрикс	HD — Hitachi
SCN — Signetics	Nx — NexGen	WD — Центр западного дизайна
Макс — Максим	AD — Аналоговые устройства	TX, TMS — Техасские инструменты

Общие семейства интегральных схем

Самый быстрый способ идентифицировать микросхему — определить, что она принадлежит к семейству микросхем.Определив семейство, вы найдете функцию, не беспокоясь о префиксах и суффиксах.

• 80×86
  • Примеры: 8086, 80186,80286,80386,80486
  • Полная часть #: D8086, A80386DX-16
• микроконтроллеры на базе 80xx
  • Примеры: 8031, 8051, 8049, 8048, 80151, 80251
  • Полный номер части: N80C31BH, S-80C31, P8048H
• 7400 Серия логики TTL
  • Соответствует формату [различные альфа-символы] [74] [тип] [2-3 цифры для отдельной функции] [Различные альфа-символы]
    • Что искать: 74 [тип] [2-3 цифры]
  • существует множество типов микросхем для каждой функции, которые описывают скорость, мощность, технологию, напряжение….
  • Номер функции, называемый номером детали с 74 впереди, идет от 00 до 882. Есть несколько номеров с 4-мя цифрами, но они необычны.
  • Примеры: 74LS02, 74HC14
  • Полный номер детали: CD74AC04E, SN74AUC14RGYR
• 4000 CMOS логика
• MC68xx MC68xxx
  • Процессоры Motorola 6800 и 68000 и там поддерживаются микросхемы
  • Пример: MC68HC12
• PAL Программируемая логическая матрица
  • Не совсем семейство, но обычно в названии есть PAL или один чип

Поиск по номеру детали

Обычно поиск по номеру детали приводит к появлению сотен бесполезных страниц с большими списками номеров деталей без какой-либо информации.

IC datasheet архивы

Это несколько авторитетных поисковых запросов, есть множество поддельных коммерческих.

Это окно поиска будет выполнять поиск в Google, отфильтровывая большинство бесполезных страниц:

 -сайт: www.electrospec.com -сайт: www.cmbcomponents.com -сайт: www.usbid.com -сайт: www.hkinventory.com -сайт: klava.ru -сайт: www.semirim.com -сайт: www.freetradezone.com -сайт: www.isocomponents.com -сайт: www.netcomponents.com -сайт: www.1sourcecomponents.com -сайт: www.icxinyi.com -сайт: nowel.ru -сайт: www.dzsc.com.cn -сайт: www.icpart.com -сайт: www.class-ic.com -сайт: www. hqew.com - сайт: www.icminer.com ">


 

или щелкните ссылку ниже и добавьте номер детали в начало поля поиска.

Общие семьи

Номенклатура конкретных компаний

• http://www.cpu-world.com/info/id/index.html: *** Очень полезно *** — содержит полные идентификационные коды для AMD Athlon 64, Opteron, Athlon, Athlon XP, Athlon. MP, Duron, AMD K6, K6-2, K6-III, AMD Sempron, AMD x86 (8086 — K5), AMI, AT&T, CMD, CSG, Cypress Semiconductor, Cyrix, Fairchild, Harris, Hitachi, Hughes, IBM, IDT , Intel 80486, Intel Pentium, Intel Pentium II, Intel Pentium III, Intersil, Microchip, Mitsubishi, Mostek, Motorola, NEC, National Semiconductor, OKI, Philips, RCA, Rise Technology, Rockwell, SGS, ST, Siemens, Signetics, Sony , Synertek, Texas Instruments, Toshiba, Transmeta, UMC, WDC, Zilog
• NAMCO http: // www.multigame.com/NAMCO.html
• NEC http://www.necel.com/en/faq/f_name.html
• ATARI http://www.aarongiles.com/atariic.html
• Allegro MicroSystems http://www.allegromicro.com/techpub2/partno.pdf
• Стюард http://www.steward.com/pdfs/emi/circuitboards/Nomenclature.pdf
• Wang IC http://www.oldcalculatormuseum.com/t-wangic.html
• Международный выпрямитель http://www.irf.com/product-info/hi-rel/nomenclature.html

1. Идентификация функции платы

1: Идентификация функции платы

Board

Если предположить, что мы понятия не имеем, откуда взялась плата, функцию этой платы легко определить.W мог бы найти часть # в Google, но часто эта информация давно теряется, поэтому придется использовать другие методы. я С первого взгляда на доску можно различить несколько отметок.

• A: Большая микросхема в корпусе с массивом выводов

  обычно большие PGA — это процессоры, но мы также могли поискать в Google по запросу Intel i960 и обнаружить, что это процессор для серверов или высокопроизводительных рабочих станций.

• B: гнезда для микросхем Simm

  Это очевидно для RAM

• C: стандартные компьютерные розетки

  , однозначно идентифицируя его как компьютер

• D: дисковод для гибких дисков

  и компьютер часто имеют порты для дисковода гибких дисков

По этим характеристикам мы знаем, что это серверная или высокопроизводительная материнская плата рабочей станции.

Функции микросхемы

Предполагает функции микросхемы без поиска номера детали

Я разделил доску на три части, чтобы ее было легче описать.

Раздел 1

• A: очевидно, что схема в DC-DC преобразователе, потому что это компактная и отдельная схема, состоящая из конденсаторов, катушек индуктивности / трансформаторов, больших транзисторов и диодов. Также вероятно, что микросхемы вокруг него являются драйверами для транзистора, компенсатора или иным образом задействованы в преобразователе.

преобразователь постоянного тока обычно находится рядом с входом питания или ЦП, но его нет на этой плате.

• B: Эти микросхемы представляют собой своего рода массивы резисторов. Цветные DIP, SIP или SOIC всегда представляют собой массивы резисторов. Часто они находятся рядом с выходными портами или светодиодными матрицами.
• C: Эти микросхемы, скорее всего, являются драйверами, буферами для выходных портов, чтобы повысить целостность сигнала. Об этом свидетельствует их близость к выходным портам.
• D: На чипе Bt написано RAMDAC.это часто используется в видеомониторах. Bt производит видеопроцессоры RAMDAC, и близость к порту VGA еще раз подтверждает это.
• E: Этот чип неоднозначен, и его, скорее всего, придется искать. Найдите в поисковой системе HP и одну из строк буквенно-цифрового. В этом чипе даже сложно расшифровать, какая строка является номером детали, но одна будет. Однако данные об этом чипе могут быть собственностью или утеряны со временем.
• F: Эти чипы могут быть разными. Поскольку все они одинаковы и слишком малы, чтобы занимать память, они, вероятно, являются драйверами или буферами.SOIC часто имеют эти простые функции, и если они являются этими функциями, то номера деталей обычно легко найти в их таблицах данных.
• G: Функции этих микросхем сложно сказать. они могут быть драйверами сигналов для разъемов Ethernet. Но их функции, вероятно, придется искать.
• H: Этот чип имеет частоту, так что это генератор, часы, кварцевый резонатор или резонатор. Любая из этих функций используется для создания часов.

Раздел 2

Из HowTo Wiki, вики-вики.

CT8002 Тестер беспроводных цепей — General Technologies Corp.

Описание

CT8002 — это компьютерный безопасный тестер цепей полупроводниковой электроники. В отличие от обычных контрольных ламп, этот тестер цепей с высоким сопротивлением безопасен для использования с автомобильными компьютерами, ECM / ECU / PCM, электроникой, датчиками и подушками безопасности.

Прочный, долговечный и простой в использовании, он не требует проводов или зажимов для заземления. Светодиодные индикаторы, звуковые и вибрационные индикаторы CT8002 позволяют пользователям проверять мощность за меньшее время, чем требуется для установки обычной контрольной лампы и поиска подходящего заземления, и разработан для использования в автомобилях, грузовиках, тракторах, прицепах и жилых автофургонах. , мотоциклы, лодки и любые цепи постоянного тока от 3 до 28 вольт.

Приложение

• Прочный твердотельный электронный детектор напряжения не требует провода или зажима для заземления
• Измерьте выходной сигнал таких датчиков, как кислород (O2), температура охлаждающей жидкости, положение дроссельной заслонки (TPS), воздух в коллекторе, давление (MAP), расход воздуха в коллекторе (MAF) и т. Д.
• Сейф для автомобильных микрокомпьютеров, модулей управления электроникой, датчиков и т. Д.
• Специально разработан для использования на автомобилях, грузовиках, прицепах, автофургонах и лодках

Компоненты

• CT8002
• Протектор наконечника с V-образной канавкой
• 1 щелочная батарея размера «AA»
• Инструкции

Технические характеристики

• Входное сопротивление: минимум 1 МОм (прибл.20 микроампер при 24 В)
• Входное напряжение: от 3 до 28 В постоянного тока
• Индикаторы: световой, зуммер и индикатор вибрации
• Корпус: конструкция из нержавеющей стали
• Источник питания: 1 батарея размера AA
• Вес: 60 г (2,2 унции), включая батарею
• Размеры: длина 146 мм x диаметр 15,9 мм (длина 5,75 дюйма x диаметр 0,625 дюйма)

FAQ

Как CT8002 определяет напряжение?
Чтобы CT8002 обнаруживал напряжение (как и в любом другом приборе измерения напряжения), ему требуется замкнутая цепь (+ к — или наоборот).В CT8002 эта цепь устанавливается (замыкается), когда ток проходит через наконечник (+), внутреннюю цепь, металлический корпус CT8002, тело пользователя и, наконец, заземление. Сила тока, протекающего через CT8002 и тело пользователя, очень мала (порядка нескольких микроампер), а тело пользователя действует как «заземляющий провод» или отрицательный измерительный провод вольтметра. Внутренняя цепь CT8002 определяет этот ток, который используется для включения зуммера и световых индикаторов.

Документы

Загрузить руководство (на английском языке)

Предложение 65 Предупреждение ⚠

Этот продукт может подвергнуть вас воздействию химических веществ, включая хром и никель, которые, как известно в штате Калифорния, вызывают рак, и бисфенол A (BPA), который, как известно в штате Калифорния, вызывает врожденные дефекты или другой вред репродуктивной системе. Для получения дополнительной информации посетите: www.P65Warnings.ca.gov.

Карьера в области компьютерной инженерии | Как стать компьютерным инженером

Компьютерная инженерия существует на стыке технологий и инноваций.Компьютерная инженерия — это динамичная профессиональная область, предлагающая разнообразные карьерные возможности. как в аппаратной инженерии (например, микропроцессоры), так и в программном обеспечении разработки — каждый из которых способствует развитию вычислительной техники в самых разных отраслях: от от авиакосмической отрасли до здравоохранения. В следующем руководстве представлен общий обзор компьютерная инженерия, включая взгляд на различные степени и карьерные возможности, соответствующие навыки и технологии, потенциал заработка и перспективы трудоустройства.

Откройте для себя свою карьеру

С помощью викторины «Карьера» от Lantern вам подберут варианты карьеры, соответствующие вашим личным характеристикам.Пройдите бесплатную викторину по карьере

Чем занимается компьютерный инженер?

Основы компьютерной инженерииОсновы компьютерной инженерии

Компьютерная инженерия объединяет информатику и электротехника для дальнейшего развития цифровых технологий, компьютеров сетевые и компьютерные системы. В свою очередь компьютерные инженеры используют свои обширные знание аппаратного и программного обеспечения и компьютерного программирования, чтобы сделать вычислительные платформы и приложения более эффективны и действенны.Плавно интегрируя последние инновации, компьютерные инженеры разрабатывают новый компьютер аппаратное обеспечение, проектирование и внедрение программных приложений, а также улучшение возможности сетей и систем связи.

Компьютер Углубленное проектирование

Компьютерные инженеры работают с аппаратным и программным обеспечением, гарантируя, что оба бесшовно интегрированы и функционируют должным образом. Компьютерные инженеры сосредоточены на инновации — сделать вычислительные системы более безопасными, быстрыми и мощными.На На уровне карьеры есть два основных направления: разработка аппаратного и программного обеспечения. Инженеры по аппаратному обеспечению сосредотачивают свои навыки на компьютерных системах и компонентах, проектирование микропроцессоров, печатных плат, маршрутизаторов и других встраиваемых устройств. Что касается программного обеспечения, эти инженеры создают, тестируют и отлаживают программы и приложения, которые работают на компьютерах, мобильных устройствах и т. д.

Так же, как существует бесчисленное множество приложений, программ и компьютеров, которые функции для конкретных задач, столько же вариантов карьеры для тех, кто желающие получить профессию компьютерного инженера.От робототехники к беспроводные сети и операционные системы для проектирования самолетов, есть специализация на любой интерес. Примеры работодателей для компьютерных инженеров включают исследовательские лаборатории, производителей технологий, полупроводников компании и цифровые консалтинговые фирмы.

Показать больше

Заработная плата и перспективы работы компьютерных инженеров

Сведения о зарплате

Изучение того, как стать компьютерным инженером, — это первый шаг к получению более чем комфортная зарплата.По данным Бюро статистики труда, средний доход по этой профессии в 2014 году составлял 108 430 долларов, но заработать более 160 000 долларов. Заработная плата варьируется в зависимости от региона и отрасли. За научные исследования платят более скромную зарплату, а за компьютерное оборудование производство более прибыльно.

Сфера карьеры	Средняя зарплата
Инженер по компьютерному оборудованию	108 430 долл. США
Инженер-программист, приложения	95 510 долл. США
Инженер-программист, системное программное обеспечение	$ 102 880

Самые высокооплачиваемые государства для компьютерных инженеров

Государство

Выберите Ваш StateAlabamaAlaskaArizonaArkansasCaliforniaColoradoConnecticutDelawareFloridaGeorgiaHawaiiIdahoIllinoisIndianaIowaKansasKentuckyLouisianaMaineMarylandMassachusettsMichiganMinnesotaMississippiMissouriMontanaNebraskaNevadaNew HampshireNew JerseyNew MexicoNew YorkNorth CarolinaNorth DakotaOhioOklahomaOregonPennsylvaniaRhode IslandSouth CarolinaSouth DakotaTennesseeTexasUtahVermontVirginiaWashingtonWashington, D.C. Западная Вирджиния, Висконсин, Вайоминг

Рост занятости и перспективы в области компьютерной инженерии

С растущей потребностью в техническом прогрессе это не должно удивительно, что примерно 38 процентов всех технических специалистов работают в вычислительной технике — аппаратное обеспечение (27%) и программное обеспечение (11%). процентов) — по данным CompTIA. Однако между этими двумя путями перспективы для аппаратных инженеров немного сдержан по сравнению с программным обеспечением инженеры.

Бюро статистики труда отмечает, что больше инноваций происходит в программном обеспечении. развитие и карьерный рост для инженеров по аппаратному обеспечению только прогнозируется достигнут 7 процентов в национальном масштабе в период с 2012 по 2022 год. С другой стороны, программное обеспечение Ожидается, что карьера инженеров вырастет на 22% по стране при том же время, что намного превышает средний показатель по стране для всех профессий. Факторы ответственны за этот рост? Развивающиеся отрасли, крупные капиталовложения венчурными капиталистами в технологических стартапах и растущим спросом на мобильные технологии.Компьютерные инженеры со степенью магистра или выше должны имеют лучшие перспективы.

Выберите штат, чтобы узнать больше о занятости и росте числа рабочих мест на компьютере инженеры.

Выберите штат: Алабама, Аляска, Аризона, Калифорния, Коннектикут, Флорида, Гавайи, Иллинойс, Индиана, Канзас, Луизиана, Мэриленд, Массачусетс, Мичиган, Миннесота, Миссури, Монтана, Небраска, Невада, Нью-Гэмпшир, Нью-Джерси, Нью-Мексико, Нью-Йорк, Северная Каролина, штат Вашингтон, штат Вашингтон, Оклахома, штат Дания, Оклахома

: шаги к тому, чтобы стать компьютерным инженером

С растущим ненасытным стремлением к технологическому прогрессу — как бизнеса и потребителей — потребность в обученных, квалифицированных и квалифицированных Специалисты в области компьютерной инженерии, кажется, не знают границ.Став Инженер-компьютерщик требует обширного высшего образования, которое может от четырех до семи лет на выполнение. В первые два года обучения в бакалавриате программы, студенты обычно заканчивают предварительные требования по компьютерной инженерии и общеобразовательные курсы. Последние два года основное внимание уделяется базовым классам в информатика, электротехника и математика. Студенты обычно изучать программное обеспечение, оборудование, сети и безопасность. Многие работодатели предпочитают инженеры с учеными степенями, что означает еще два года обучения в магистратуре. работать, чтобы претендовать на эти рабочие места.Наконец, если профессиональные цели включают прикладные исследования или карьера в академических кругах, докторская степень в области компьютерной инженерии может быть отвечать.

Шаг 1

Получите степень младшего специалиста (необязательно: два года)

Для студенты, которые желают пройти программу прямого поступления или не могут посещать четырехлетний сначала программа, затем программа на получение степени младшего специалиста по информатике или соответствующая сфера ИТ в общественном колледже или профессиональном училище может быть прочным первый шаг.Некоторые студенты общественных колледжей могут сэкономить на обучении во время прохождения их общеобразовательные требования, потому что обучение в этих школах иногда более доступным, чем в четырехлетних школах. Кроме того, студенты должны обеспечить курсы, которые они завершают в своей двухлетней младшей степени Программа перейдет на четырехлетнюю программу бакалавриата.

Шаг 2

Получите степень бакалавра (четыре года без младшего специалиста) Степень)

Как правило, большинство работодателей ожидают, что профессионалы в области разработки программного обеспечения иметь как минимум степень бакалавра, а компании, нанимающие инженеров по аппаратному обеспечению традиционно ищем соискателей со степенью магистра.Степень бакалавра программы позволяют студентам завершить комплексное образование в кратчайшие сроки. концентрируя свои исследования либо на аппаратном, либо на программном обеспечении. Для Например, программа по электротехнике с упором на компьютер инженерия уместна, если вы хотите работать с микропроцессорами и высокоскоростная схемотехника. Для тех, кто думает о карьере в области разработки программного обеспечения, они могут захотеть получить степень в области компьютерной инженерии или программное обеспечение степень инженера.Другие применимые специальности бакалавриата включают математику. и информатика. Выбирая программу, убедитесь, что она сертифицирована Совет по аккредитации техники и технологий (ABET).

Шаг 3

Advanced Study (Необязательно, но иногда требуется для Инженеры по аппаратному обеспечению)

Пока выпускники могут найти софт начального уровня работа инженера со степенью бакалавра, высокооплачиваемыми должностями и программным обеспечением управленческие должности обычно требуют степени магистра.Аппаратные инженеры обычно вернуться в колледж для работы в аспирантуре. Те, кто хочет подняться до лидерства или управленческие роли преследуют степень магистра делового администрирования (MBA) с ориентация на технологии. Повышение заработной платы часто привязано к продолжающемуся образованию, и инженеры достаточно любознательны, чтобы не отставать от технологических достижения. Во многих случаях ваш работодатель может вносить свой вклад в текущую плату за обучение. Докторантура может быть выгодной степенью для инженеров, которые хотят преподавать в университетского уровня или проводить передовые исследования в спонсируемом университетом лаборатория.Инженеры с докторской степенью в области информационных технологий могут перейти на руководящие должности на рабочем месте, такие как ИТ-стратег, технический директор или Руководитель информационной службы.

Шаг 4

Specialized и получить Сертифицировано

Компьютерные инженеры могут работать как специалисты по решению общих проблем или могут сосредоточиться на одном аспекте своей карьеры. Для профессионалов в области аппаратного обеспечения продолжение образование в области разработки программного обеспечения может быть полезным и наоборот. Как области постоянно развиваются, кандидаты на работу захотят пойти туда, где возможности существуют.Специализируйтесь, но оставайтесь проворным. Некоторые корпорации могут потребовать сотрудники проходят расширенную сертификацию предлагаемых аппаратных или программных систем поставщиками. Сертификационные экзамены предлагаются для проверки навыков для потенциальный работодатель или продвижение в компании. Они могут быть важной частью арсенал поиска работы. Популярные категории сертификации включают Microsoft Системное администрирование (MCSA), Сеть Cisco (беспроводная и голосовая связь), Проект Управление и VM Ware.

Варианты получения степени в области компьютерной инженерии

Степени компьютерной инженерии доступны как в кампусе, так и в онлайн-форматы и варьируются от двухлетних программ для получения степени младшего специалиста до повышения квалификации в аспирантуре. на докторском уровне.Обучение зависит от профессии, например, степень младшего специалиста в области электронных технологий — для исследовательских программ докторантуры в цифровая обработка сигналов. Каждая академическая ступень предлагает студентам возможность чтобы не только улучшить свои существующие навыки, но и развить знания и навыки в новых или более специализированных областях. Ниже приводится обзор основных типы дипломов компьютерной инженерии.

Карьерная цель и / или образовательные потребности	Юрист	Бакалавр	Магистратура	Докторантура	Онлайн
Я ищу краткосрочную программу, которая предлагает гибкость и профессиональная подготовка для прямого трудоустройства начального уровня в качестве техник-электронщик.
Я заинтересован в карьере инженера, но хотел бы познакомиться с разные возможности как в программном, так и в аппаратном плане.
Я хочу улучшить свой карьерный потенциал, пройдя программу обучения в инженерии, но нужна гибкость из-за семьи и существующей работы обязательства.
У меня есть несколько лет опыта в разработке программного обеспечения, но я бы хотели бы развить надежный набор навыков в управлении проектами и администрация, чтобы преследовать передовые возможности карьерного роста.
Я хочу стать исследователем робототехники с концентрация в обработке изображений, микроконтроллерах и управлении системы.
Я ищу возможность сделать поворот в карьере, перейдя от информационные системы к карьере в области разработки программного обеспечения и инженерии.
Я ищу обучение работе со встроенными системами, чтобы раскрыть возможности карьерного роста. в автомобильной промышленности, но хотел бы контролировать свою академическую расписание.
Я хочу завершить основной курс и разработать технические навыки до завершения четырехлетней программы обучения.

Ученая степень

На уровне младшего специалиста будущие студенты могут выбирать из двух образовательные направления: электроника и компьютерные технологии или предварительная инженерия с акцент на компьютерной и электротехнической инженерии.Сотрудник по электронике и компьютерные технологии предлагают учебную программу, ориентированную на карьеру, которая позволяет студентам продолжить обучение на уровне бакалавриата или продолжить обучение возможности трудоустройства начального уровня после окончания учебы. Предварительный инжиниринг степень, с другой стороны, предназначена для студентов, желающих перейти на четырехлетний университет для получения степени бакалавра компьютерной инженерии. Оба варианта предназначены для ознакомления студентов с основополагающими принципами компьютерная инженерия и дизайн электроники, в том числе программирование, коммуникации и сети, электронные системы, компьютерное оборудование и программное обеспечение, электронные системы, приборы, техническое обслуживание и ремонт.Для Например, студенты могут посещать занятия по таким предметам, как компьютерная архитектура, объектно-ориентированное программирование, теория схем, сети и Интернет технологии и цифровая электроника. Эти программы можно выполнить за два до трех лет и обычно требуется от 65 до 72 кредитных часов для выпускник, в зависимости от школы и программы.

Сетевые технологии и Интернет-технологии

Знакомит студентов с основами сетевых технологий, включая базы данных. концепции, клиент-серверное программирование и проектирование баз данных

CE Полученные навыки и знания

Язык запросов структуры (SQL) Интернет-приложения Реляционные базы данных

Объектно-ориентированное программирование

Знакомит студентов с методами объектно-ориентированного программирования, включая различные языки программирования, манипулирование данными и сортировку.

CE Полученные навыки и знания

Объектно-ориентированное программирование Абстракции данных C ++ и Java Анализ, разработка и реализация алгоритмов

Передача данных и создание сетей

Знакомит студентов с основами передачи данных, сети и Интернет.

CE Полученные навыки и знания

Безопасность данных Обработка сигналов Связь TCP / IP Интернет-протокол (IP) Клиент-серверный API

Программирование на C ++

Знакомит студентов с языком программирования C ++ и уделяет особое внимание эффективным подходы к дизайну и кодированию.

CE Полученные навыки и знания

C ++ Функции Массивы Петли Переменные

Степень бакалавра

На уровне бакалавриата существует несколько форматов дипломов, в том числе степень бакалавра компьютерных наук и инженерии (BSCSE), Бакалавр наук в области компьютерной инженерии (BSCE) и степень бакалавра Наука в технологии компьютерной инженерии (BSCET).Хотя учебная программа варьируется по типу программы каждая отличается сбалансированным подходом к изучению компьютера. инжиниринг с упором на проектирование, интеграцию и поддержку компьютерное оборудование, программное обеспечение и сетевые системы. Обычно требуется от 120 и 128 семестровых кредитов для завершения, учебная программа делится на общеобразовательные классы и классы компьютерной инженерии. В целом студенты развивают базовые технические навыки путем изучения языков программирования, баз данных, компьютерная и сетевая архитектура и электромеханические системы.Примеры конкретные области исследования включают системное программное обеспечение, цифровую интегральную схему дизайн, микрокомпьютерные системы, электротехническое и компьютерное проектирование. Некоторые колледжи позволяют студентам индивидуализировать свое обучение с помощью программы. концентрации в программном обеспечении, оборудовании и смежных областях, таких как робототехника, Интернет технологии, информационное обеспечение и веб-дизайн.

Расширенное программирование

Широкое изучение языка C, включая его структуру, стиль и операторы.Студенты также получают введение в дизайн программирования в Что касается решения проблем.

CE Полученные навыки и знания

Постановка проблемы и разработка программы Алгоритм программирования Языки UNIX, PHP, C

Встроенные системы

Предоставляет студентам знания о компонентах встраиваемых систем, включая программирование на языке ассемблера, компьютерную организацию и обработка.

CE Полученные навыки и знания

Многопоточное программирование Программирование на языке ассемблера Компьютерная организация Интерфейсы ввода / вывода

Прикладное программирование

Сосредоточен на изучении дизайна компьютерного программирования, включая MATLAB. среды, которые имеют приложения к инженерным задачам.

CE Полученные навыки и знания

Язык и среда MATLAB Программирование ввода / вывода Нисходящий дизайн Математические операции

Разработка мобильных приложений

Знакомит учащихся с основами мобильной приложение, включая платформы, дизайн и программирование.

CE Полученные навыки и знания

Платформы мобильных приложений Программирование мобильных приложений Комплекты для разработки мобильного программного обеспечения Пользовательский интерфейс Управление памятью Хранилище данных

Знаете ли вы?

Получено более 4600 степеней бакалавра компьютерной инженерии. 2013 г., по данным Национального центра статистики образования.

Магистратура

Степень магистра компьютерной инженерии предназначена для подготовки студентов для дальнейшего обучения в докторантуре или для продвижения по службе. Магистра программы доступны как в кампусе, так и в онлайн-вариантах (ознакомьтесь с этим рейтинг лучшие онлайн-магистерские программы по информатике). В зависимости от своих профессиональных и образовательных целей студенты могут выбрать от магистра наук в области компьютерной инженерии или магистра технических наук в Компьютерная инженерия.В широком смысле степень магистра наук — это исследовательская программа обучения, требующая от студентов прохождения самостоятельной исследование, завершающееся дипломным проектом. Магистр инженерных наук профессионально ориентированная программа обучения, направленная на то, чтобы студенты могли изучать профессиональные интересы как внутри, так и за пределами компьютера инженерное дело. Однако оба типа магистерских программ включают строгие учебный план и позволяет студентам сконцентрировать свою программу на специализированных такие области, как аппаратная и компьютерная архитектура, компьютерные коммуникации и сети, программное обеспечение, кибербезопасность, проектирование VSLI и автоматизированное проектирование, или энергетические системы, и это лишь некоторые из них.Студенты обычно должны заполнить от 30 до 33 семестровых кредита для получения высшего образования, что обычно составляет примерно два лет очного обучения.

Распределенные вычисления

Основывается на понимании учащимися распределенных вычислений с углубленное изучение обработки информации

CE Полученные навыки и знания

Распределенные алгоритмы Распределение ресурсов Византийское соглашение

Расширенные компьютерные сети

Основное внимание уделяется принципам и протоколам, используемым в сетевых системах, в том числе беспроводные, мобильные, центры обработки данных и Интернет-сети

CE Полученные навыки и знания

Сложные сетевые системы Визуализация сети Проблемы с мобильностью

Компьютерная архитектура

Углубленное изучение организации компьютерных систем, функциональности, дизайн и производительность

CE Полученные навыки и знания

Тенденции в дизайне процессоров и памяти Количественный анализ Высокопроизводительные процессоры Иерархии памяти

Дизайн VSLI

Изучение очень крупномасштабной интеграции (VSLI) делает упор на процесс проектирования и методы разработки интегральной схемы состоящий из тысяч транзисторов в одном микрочипе

CE Полученные навыки и знания

МОП-транзисторы Методы проектирования VSLI Цифровой дизайн с низким энергопотреблением CMOS технология Системы автоматизированного проектирования

Докторантура

Докторантура в области компьютерной инженерии готовит студентов к продолжению карьеры в прикладные исследования, научные круги, частный сектор и правительство.Кроме того для выполнения требований степени магистра потенциальные кандидаты PhD должны также получите дополнительные 32–36 семестровых кредитов, чтобы получить высшее образование. Области учеба традиционно определяется интересом студентов и исследованиями факультета области и могут охватывать множество аспектов теории вычислений, программного обеспечения, аппаратное обеспечение и вычислительные приложения. Примеры исследований варьируются от от нанотехнологий до биоэлектрической инженерии, от мобильных вычислений до биоинформатика.Получение степени доктора философии в области компьютерной инженерии традиционно завершается исследовательским экзаменом, всесторонним экзамены, диссертация и успешная защита диссертации перед выпускной комиссией.

Уровень квалификации PhD

Техническая компетентность

Аспиранты должны продемонстрировать технические знания в своей области обучения в различные контексты, будь то разработка программного обеспечения или компьютерного оборудования, системная интеграция, электронный дизайн, интеграция, создание сетей и безопасность, или встроенные системы.

Эффективное общение

Аспиранты развивают способность сообщать о результатах своих исследований. эффективно, как для научной, так и для ненаучной аудитории. Другими словами, студенты должны уметь передавать сложные технические материалы через оба устные и письменные презентации, адаптированные к стандартам аудитории или публикация.

Исследования

Аспиранты должны уметь определять объем и проводить независимые исследования, а также выявление, анализ, оценка и применение информации из исследовательские публикации в своей области компьютерной инженерии.

Решение проблем

Аспиранты должны уметь объединять свои передовые знания с новыми знания для решения сложных инженерных задач, будь то в компьютере аппаратная или программная инженерия.

Дипломы и школы в области компьютерной инженерии

Онлайн-обучение дает студентам удобный способ завершить работу на компьютере степень инженера. Через онлайн-программы студенты могут получить отраслевые навыки и подготовиться к профессиональному обучению в реальном мире успех.Основным преимуществом для большинства студентов, рассматривающих онлайн-программу, является удобство. Однако не все онлайн-программы на получение степени равны. Ниже три фактора, которые студенты должны учитывать при поиске степени онлайн программы в этой области. Будущие студенты также могут проверить это каталог онлайн-колледжей с лучшими программами по информатике.

Аккредитация ABET

Совет по аккредитации инженерии и технологий, Inc.(ABET) — это центральный орган по аккредитации программ компьютерной инженерии. Студенты должны убедиться, что выбранная ими программа аккредитована ABET для обеспечения качества. ABET рассматривает несколько критериев программ компьютерной инженерии, в том числе учебная программа, успеваемость учащихся, результаты учащихся, преподавательский состав, помещения и Ресурсы. Аккредитация — это главный показатель качества и ценности. Это демонстрирует, что программа соответствует национально признанным стандартам и выпускает выпускников, готовых к успеху в карьере.

Опыт преподавателей и профессиональная подготовка

Качество программы и последующий успех студентов во многом определяется калибром профессорско-преподавательского состава и преподавателей кафедры. Для компьютера инженерные программы, особенно онлайн-программы, студент должен просмотреть каждую образование и профессиональный опыт преподавателя. Потому что широты специализаций в этой области студенты должны искать программы, в которых преподаватели имеют реальный мир или исследовательский опыт в своих область интересов (например,грамм. нанотехнологии, программная инженерия, встроенное системы и т. д.)

Специализации и объем обучения

Цель получения степени компьютерной инженерии — предоставить выпускнику с навыками, соответствующими конкретным потребностям современных технологических отраслей. Будущие студенты должны пересмотреть учебный план каждой потенциальной программы, чтобы убедитесь, что им предоставлены основные инструкции по электрическому инженерия и информатика.Во-вторых, студенты должны изучить прогресс обучения. Они знакомы как с программным, так и с аппаратным обеспечением? аспекты компьютерных систем? Есть ли сильный акцент на практическом обучении? деятельность в лаборатории или через инженерные проекты под руководством студентов? Жестяная банка студенты концентрируют свои усилия на определенной области обучения, например, встроенные цифровые системы, персональные компьютеры или сети?

Составляющие успешной карьеры компьютерного инженера

Навыки компьютерной инженерии

По данным Национального центра трудовых ресурсов для новых технологий, компьютер инженеры должны обладать сочетанием мягких навыков трудоустройства в дополнение к технические знания.Эти мягкие навыки включают критическое мышление, общение, а также управление проектами и временем. Компьютерные инженеры должны быть детально ориентированный, аналитический, отлично решающий проблемы и способный выявлять, анализировать и находить решения сложных проблем. Как кросс-функциональный положение, компьютерная инженерия требует, чтобы люди были сильными коммуникаторами, и возможность работать в тесном контакте с другими коллегами и клиентами. Из-за постоянно развивающийся характер технологий, компьютерные инженеры должны следовать профессиональное развитие в своей сфере деятельности, будь то биомедицинская инженерия или автомобильная инженерия.

Учетная запись в области компьютерной инженерии

Профессиональные сертификаты и полномочия в области компьютерной инженерии дополняют и опираться на знания и навыки, полученные во время получения степени. В целью повышения квалификации является демонстрация технических навыков в определенный аспект профессии компьютерного инженера. Вообще говоря, существует три типа сертификатов компьютерной инженерии: зависящие от поставщика, независимый от производителя (сторонний) и общий.Ниже приведены примеры каждого типа сертификация.

Сертификат магистра профессиональной программной инженерии

При поддержке IEEE Computer Society, членской организации профессионалы в области компьютерных наук и технологий, Профессиональное программное обеспечение Сертификация инженерного мастера состоит из сертификатов квалификации в двенадцать областей знаний (например, качество разработки программного обеспечения, программное обеспечение инженерное строительство, управление программной инженерией) и два продвинутых модульные экзамены.

Сертифицированная Cisco Network Professional Wireless (CCNP Wireless)

Обозначение CCNPN Wireless, спонсируемое Cisco, демонстрирует технические опыт профессионалов в принципах беспроводных сетей, дизайне, внедрение, установка и эксплуатация. Сертификация состоит из четырех экзамены: внедрение унифицированных беспроводных сетей Cisco, внедрение Cisco Объединенные услуги беспроводной мобильности, внедряющие передовые технологии Cisco Unified безопасность беспроводной сети и проведение Cisco Unified Wireless Site Survey.

ARM Аккредитованный инженер (AAE)

Сертификат AAE, спонсируемый компанией ARM, занимающейся производством полупроводников, предназначен для лиц, работающих со встроенным программным обеспечением и системным программным обеспечением с использованием технологии ARM. Экзамен из 70 вопросов проверяет людей на ARM архитектура, система, оптимизация программного обеспечения, разработка программного обеспечения, программное обеспечение отладка и внедрение.

Сертифицированный эксперт по решениям Microsoft (MCSE)

Сертификация MCSE, спонсируемая Microsoft, предназначена для ИТ и инженерные специалисты, работающие как с локальными, так и с облачными системами вычислительные системы, включая бизнес-аналитику, серверную инфраструктуру, обмен сообщениями, управление устройствами, инфраструктура рабочего стола и многое другое.

Сертифицированный обработчик инцидентов компьютерной безопасности (CSIH)

При поддержке Института программной инженерии Университета Карнеги-Меллона, Сертификация CSIH предназначена для людей, работающих в сфере сетевых технологий. администрирование и безопасность. Обозначение продвинутой практики, CSIH требует профессиональный опыт, взносы за подачу заявления и успешный проходной балл экзамен CSIH.

Инструменты и технологии компьютерной инженерии

Компьютерные инженеры должны обладать профессиональным набором инструментов, в котором есть как технические и социальные навыки.Основные области знаний в этой области включают: инженерные технологии, математика, сети, компьютерное программирование, компьютеры и электроника, а также разработка продуктов. Технические знания включает использование ряда инструментов и программного обеспечения, включая следующее:

Тестирование цепей	Тестер памяти схем, логические анализаторы, системы цифрового анализа
Измерение	Датчики логические, зондовые станции
Сетевой анализ	Генераторы трафика, анализаторы связи
Генерация сигнала	Генераторы паттернов, генераторы функций, генераторы универсальных источников
Аналитическое программное обеспечение	Каденс Дракула, программное обеспечение SAS
Программа автоматизированного проектирования	Программное обеспечение Allegro, Cadence Concept
Программное обеспечение среды разработки	Microsoft Visual Basic, C, SystemVerilog
Программное обеспечение операционной системы	Linux, UNIX

Связанные технические / инженерные карьеры

Лица, заинтересованные в карьере в области компьютерной инженерии, не обязаны выполнение конкретной карьеры в области проектирования аппаратного обеспечения или программного обеспечения.В Фактически, степень в области компьютерной инженерии открывает двери для многократного трудоустройства пути, от сетей до разработки систем, от веб-разработки до информационные технологии. Ниже приведен список из десяти примеров карьерного роста для выпускников программ компьютерной инженерии рассмотреть.

Программист

8,3% Образование и обучение:

Бакалавриат

Инженер-механик

4.5% Образование и обучение:

Бакалавриат

Инженер-электрик

4,7% Образование и обучение:

Бакалавриат

Инженер-технолог

4,5% Образование и обучение:

Бакалавриат

Аналитик компьютерных систем

24.5% Образование и обучение:

Бакалавриат

Специалист по поддержке пользователей компьютеров

20,2% Образование и обучение:

Некоторый колледж, без степени

Веб-разработчик

20,1% Образование и обучение:

Ассоциированная степень

Архитектор компьютерных сетей

14.6% Образование и обучение:

Бакалавриат

Администратор базы данных

15,1% Образование и обучение:

Бакалавриат

Аналитик по информационной безопасности

36,5% Образование и обучение:

Бакалавриат

Что делают похожие компьютерные карьеры?

Хотя каждая профессия компьютерного инженера отличается повседневной обязанности, каждый сводится к единому принципу: улучшение, создание и развитие вычислительных технологий.Например, компьютерные системы аналитики и специалисты по компьютерной поддержке сосредоточены на решениях — компьютерах системные аналитики, занимающиеся разработкой решений в области информационных технологий, а специалист по компьютерной поддержке занимается софтом и оборудованием решения для клиентов, заказчиков и организаций. Действительно, существует множество связанные с компьютерной инженерией карьерные возможности, которые предлагают как сильную работу и потенциал заработка.

Инженер по вычислительной технике и соответствующая заработная плата

‘\ «Субъект \»; \ «10-й процентиль \»; \ «Средняя зарплата \»; \ «90-й процентиль \» \ n \ «Компьютерные инженеры \»; 63970; 100920; 150130 \ n \ «Программисты \»; 42850; 74280; 117890 \ n \ «Аналитики компьютерных систем \»; 49950; 79680; 122090 \ n \ «Специалисты по компьютерной поддержке \»; 29120; 48900; 84940 \ n \ «Разработчики программных приложений \»; 55190;

; 138880 ‘

Краткий обзор родственной карьеры

Методология

Lorem ipsum dolor sit amet, conctetur adipiscing elit.Mollis sem ac amet turpis at nulla nulla. Neque tempor lorem mattis tempus laoreet purus donec. Luctus non pretium, eu egestas laoreet ut cras. Enim nullam morbi platea nullam malesuada. Sed ipsum convallis elementum, turpis nulla egestas. Nulla natoque tristique mollis dictum diam, sed auctor pharetra. Iaculis phasellus dui aliquet elit nunc enim aliquam aliquet vitae. Velit sit non turpis platea. Arcu gravida aliquam adipiscing ipsum sed viverra ipsum blandit. Arcu mi faucibus erat eu. Phasellus living interdum tempor non mattis est ultrices.

Стать командой

Писатель, участвующий в программе

.