Глава 9 Поиск информации в Интернете / Реферат, курсовая, диплом на компьютере

Хронологическая шкала этапов:

Основные устройства и приспособления ручного этапа:

• Подручные средства счета и отображения данных: палочки, узелки, бусинки, ракушки, камни, насечки и др.
• Абак − первое устройство для поразрядного счета. Появилось более 3-х тысяч лет назад в Средиземноморье. Конструкция: доска (из глины, бронзы, камня, слоновой кости и проч.) с желобками (разрядами числа), в которых перемещались камешки или кости (единицы разряда). В Древнем Риме абак назывался calculi или abaculi, от первого слова произошло латинское слово calculatore − вычислять, а затем слово «калькуляция».
• В 1614 году шотландский математик Джон Непер ввел понятие логарифма и изобрел таблицы логарифмов для упрощения операций по умножению и делению чисел − эти операции заменялись операциями сложения и вычитания логарифмов чисел.

Пример:

· В 1615 году Уильям Оутред изобрел логарифмическую линейку − устройство, позволяющее находить логарифмы чисел без помощи таблиц.

Основные устройства механического этапа:

• Первая механическая машина была построена немецким ученым Вильгельмом Шиккардом (предположительно в 1623 году). Машина была реализована в единственном экземпляре и предназначалась для выполнения арифметических операций. Из-за недостаточной известности машины Шиккарда более 300 лет считалось, что первую суммирующую машину сконструировал Блез Паскаль.
• Суммирующая машина Паскаля − изобретена в 1642 году, выполняла сложение чисел. Изобретатель − Блез Паскаль (французский математик, физик, религиозный философ и писатель).
• Счетное устройство Лейбница − немецкий ученый-математик Готфрид Лейбниц расширил возможности машины Паскаля, добавив операции умножения, деления и извлечения квадратного корня. Специально для своей машины Лейбниц применил двоичную систему счисления, содержащую две цифры: 0 и 1. В последствии устройство Лейбница было усовершенствовано и использовалось вплоть до XX века в виде арифмометров.
• Аналитическая машина Бэббиджа. В 1834 году англичанин Чарльз Бэббидж разработал проект автоматической вычислительной машины. Он выделял в своей машине следующие составные части:

− «склад» для хранения чисел (по современной терминологии − память);

− «мельницу» для производства арифметических действий (арифметическое устройство в составе процессора);

− устройство, управляющее последовательностью выполнения операций (устройство управления);

− устройства ввода-вывода данных.

В качестве источника энергии для приведения в действие механизмов машины Бэббидж предполагал использовать паровой двигатель. Для автоматизации вычислений Бэббидж предложил управлять машиной с помощью перфорированных карт, содержащих коды команд (перфокарты впервые были использованы в управлении ткацкими станками Жозеф-Мари Жаккардом, в 1804 году). Первые программы для машины Бэббиджа создавала его помощница Ада Лавлейс (урожденная Байрон). Она разработала основные принципы программирования, которые остаются актуальными до настоящего времени (например, термин «цикл»). В 1980 году в честь нее был назван новый язык программирования − Аda.

Проект Бэббиджа не был реализован, т.к. опережал технические возможности своего времени.

· Теоретические основы современных цифровых вычислительных машин заложил английский математик Джордж Буль (1815−1864). Занимаясь исследованием законов мышления, он применил в логике систему формальных обозначений и правил, близкую к математической. Впоследствии эту систему назвали логической алгеброй или булевой алгеброй. Основное назначение системы, по замыслу Буля, состояло в том, чтобы кодировать логические высказывания и сводить структуры логических умозаключений к простым выражениям, близким по форме к математическим формулам. Результатом формального расчета логического выражения является одно из двух логических значений: истина (1) или ложь (0). Не вся система Дж. Буля была впоследствии использована при создании ЭВМ, но четыре основные операции: И (пересечение), ИЛИ (объединение), НЕ (обращение) и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ − лежат в основе работы всех видов процессоров современных ЭВМ.

Основные устройства электромеханического этапа:

• В 1888 году Герман Холлерит сконструировал первую электромеханическую машину для сортировки и подсчета перфокарт. Эта машина, названная табулятором, содержала реле, счетчики, сортировочный ящик. Изобретение Холлерита было использовано при подведении итогов переписи населения в США. Успех применения табулятора был феноменален. До этого итоги переписи 1880 года обрабатывались 500 сотрудниками в течение 7 лет. Холлерит сделал обработку итогов переписи 1890 года с 43 помощниками на 43 табуляторах за 6 недель. В 1896 году Холлерит основал фирму по производству табуляторов. Спустя несколько лет (в 1924 г.) это предприятие переименовали в известнейшую теперь фирму International Business Machine Corporation (IBM).
• Релейные машины Цузе. Немецкий инженер Конрад Цузе был первым, кто успешно осуществил идею создания автоматизированной электромеханической вычислительной машины на основе двоичной системы счисления. Серия машин Цузе: Z 1 (1938 г.), Z 2, Z 3 (1941 г.). Действующая модель Z 3 содержала 600 реле счетного устройства и 2000 реле памяти; могла выполнять 8 команд, в том числе сложения, вычитания, умножения и деления чисел, извлечения квадратного корня; программа для машины набивалась на перфоленты.
• Релейные машины Говарда Айкена.В 1944 году профессор Гарвардского университета Говард Айкен при участии группы инженеров фирмы IBM, разработал автоматическую вычислительную машину Mark 1. Машина была построена на реле и содержала около 75 тысяч компонентов.

Технические и научные предпосылки электронного этапа:

− 1897 год − открыт электрон;

− 1904 год − изобретен диод;

− 1906 год − изобретен триод;

− 1907 год − получен патент на электронно-лучевую трубку;

− 1918/1919 год − изобретен ламповый триггер;

− 1936 год − Алан Тьюринг (Англия) и Э.Пост (США) разработали концепцию абстрактной вычислительной машины и обосновали возможность решения любой задачи при условии ее алгоритмизации;

− 1937 год − Дж. Атанасов (США) сформулировал принципы строения и работы автоматической вычислительной машины на электронных лампах; им были созданы и запатентованы первые электронные схемы отдельных узлов ЭВМ.

Основные устройства электронного этапа:

• В 1943 году в Англии была разработана автоматическая вычислительная машина на электронных лампах Colossus; предназначалась для дешифровки перехваченных сообщений военного противника.
• Первая действующая ЭВМ (названа ENIAC) была построена в 1945 году и рассекречена в 1946. Заказчик − Баллистическая исследовательская лаборатория Армии США. Инженеры Джон Маучли (консультант) и Проспер Эккерт (конструктор) заимствовали основные идеи у Атанасова. Машина была огромной: 6×4×30 метров; вес − более 30 тонн; содержала 18 тыс. электронных ламп, 1500 реле, потребляла мощность более 150 кВт. Основным недостатком машины ENIAC являлось то, что программа не хранилась в памяти машины. Машина программировалась путем соединения проводами соответствующих гнезд на коммутационной панели, что делало составление программ очень медленным (до нескольких дней) и утомительным делом.
• Американский ученый Джон фон Нейман был привлечен в 1944 году в качестве научного консультанта к проекту EDVAC, разрабатываемому в США параллельно с проектом ENIAC. В 1945 году им был опубликован 101-страничный отчет «Предварительный доклад о машине EDVAC», в котором было изложено описание концепции и конструкции ЭВМ EDVAC. Основные положения концепции Д. фон Неймана используются до настоящего времени.

Функциональная схема фон-неймановской вычислительной машины (классической ВМ)

АЛУ (арифметико-логическое устройство) – блок, выполняющий арифметические и логические операции;

УУ (устройство управления) – блок, выполняющий функции управления всеми устройствами ВМ;

ЗУ (запоминающее устройство) – блок, реализующий функции памяти;

Устройства ввода-вывода – блоки, обеспечивающие ввод-вывод информации.

Указанные функциональные блоки могут иметь различную конструктивную реализацию.

Принципы фон Неймана:

1) Принцип двоичного кодирования: вся информация (и данные, и программа их обработки) кодируется в двоичной форме и представляет собой совокупность многоразрядных двоичных чисел.

2) Принцип программного управления: вычислительная машина управляется программой, состоящей из отдельных команд. Каждая команда определяет один акт преобразования данных.

3) Принцип хранимой программы: данные и программа их обработки хранятся в одной памяти.

4) Принцип адресности данных: в программе указываются не сами данные, а адреса ячеек памяти, где хранятся данные. Доступ к данным осуществляется по их адресам.

5) Принцип автоматизма: после ввода программы и данных вычислительная машина работает автоматически, выполняя предписанные действия без вмешательства человека. Для этого в каждой команде есть указание на адрес следующей команды. Указание может быть: неявным, безусловным или условным.

• Английская ЭВМ EDSAC, простроенная в 1949 году, была первой ЭВМ с хранимой программой. Считается, что именно с этого проекта и начинается 1-е поколение ЭВМ.

Date: 2021-11-17; view: 389; Нарушение авторских прав

По форме представления информации и принципам действия вычислительные машины (ВМ) подразделяют на:

• аналоговые ВМ (АВМ);
• цифровые ВМ (ЦВМ или ЭВМ);
• гибридные ВМ (ГВМ).

АВМ − это ВМ, работающие с информацией, представленной в аналоговой форме; в основу работы положен принцип моделирования решаемой задачи.

Принцип моделирования предполагает, что решаемую задачу можно описать системой алгебраических и дифференциальных уравнений, которые будут аналогичны уравнениям, описывающим изменения параметров электрического тока в цепях АВМ. Т.о., структура АВМ представляет собой модель решаемой задачи.

Основные характеристики АВМ:

• скорость вычислений − очень высокая, в том числе за счет параллельной обработки;
• точность вычислений − сильно зависит от параметров тока электропитания; колебания тока, помехи снижают точность вычислений;
• могут без ограничений работать в режиме реального времени;
• ограниченно применяются при решении логических задач;
• изменение решаемой задачи требует изменения конфигурации АВМ;
• низкий уровень пользовательского интерфейса;
• сфера применения − специализированные ВМ, используемые: в системах автоматического контроля и управления; в управлении непрерывными процессами; в различных бортовых системах и т.д.

ЦВМ (ЭВМ) − это ВМ, работающие с информацией, представленной в дискретной форме (закодированной двоичным цифровыми комбинациями); в основу работы положен принцип счета.

Основные характеристики ЦВМ (ЭВМ):

• высокая скорость и точность вычислений;
• ограниченная возможность работы в режиме реального времени;
• без ограничения используются при решении логических задач;
• изменение решаемой задачи осуществляется в диалоговом режиме;
• высокий уровень пользовательского интерфейса;
• сфера применения − универсальные ВМ.

ГВМ − это ВМ комбинированного действия, сочетающие обе формы представления информации и оба принципа работы.

В ГВМ сочетаются достоинства обеих ветвей вычислительной техники − аналоговой и цифровой. Сфера применения − специализированные ВМ: бортовые системы самолетов, ракет, кораблей; исследования в авиации, космонавтике и космической технике; обработка данных экспериментов в реальных технических и медико-биологических системах; автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП).

По габаритным характеристикам и функциональным возможностям выделяют следующие типы современных ЭВМ:

• суперЭВМ (суперкомпьютеры);
• большие ЭВМ (мэйнфреймы);
• мини ЭВМ;
• микро ЭВМ (микрокомпьютеры).

СуперЭВМ. Это очень сложные и дорогие машины. Применяются для решения таких задач, как моделирование физических процессов, гидрометеорология, космические исследования и других задач, которые требуют огромных вычислений. Выполняются обычно по многопроцессорной архитектуре, имеют большой набор внешних устройств, и, как пра­вило, выпускаются небольшими партиями для конкретной задачи или конкретного заказчика. Обычно важность решаемой задачи такова, что основным параметром суперкомпьютера является его высокая производительность, а такие параметры, как стоимость, размеры или вес, не являются определяющими. Родоначальником производ­ства суперкомпьютеров считает­ся американская компания Cray Research. Серийно суперЭВМ произво­дятся только в Японии и США. В России их делают в единичных экземплярах, и по производитель­ности они сильно отстают от ли­деров.

Мэйнфреймы (большие ЭВМ). В90-х годах они были очень распространены в СССР и во всем мире. Они используются для решения таких задач, как хранение, поиск и обработка больших массивов данных в военной, финансовой и прочих сферах, выполняют роль узлов глобальной сети. От мэйнфреймов требу­ется исключительная надежность работы. В настоящее время около 70 % деловой информации в мире хранится на мэйнфреймах.

МиниЭВМнаходят применение, например, в банковской сфере, в организациях среднего бизнеса, в качестве серверов локаль­ных вычислительных сетей с числом рабочих станций до 300. Современные мини ЭВМ, благодаря достижениям микроэлектроники, по размерам сравнялись с ПК, имея огромное превосходство над последними в производительности и надежности.

Микрокомпьютеры — компактные компьютеры специализированного или универсального назначения, в том числе и для бытовых целей.

Персональный компьютер (персональная ЭВМ, ПЭВМ, ПК, PC) − это универсальная микро ЭВМ индивидуального пользования, предназначенная для решения широкого класса задач.

Сводная таблица основных характеристик различных типов ЭВМ (данные на середину 2005 г.)

Основные требования к ПК:

• достаточная производительность и объем памяти;
• наличие внешних сменных накопителей;
• развитой интерфейс, обеспечивающий удобный ввод-вывод данных и управление ПК;
• эффективное программное обеспечение (ПО);
• отсутствие специальных требований к эксплуатации;
• высокая надежность;
• небольшие габариты и масса, эргономичность конструкции;
• доступная цена.

По конструк­тивным особенностям ПК подразделяют на:

• стационарные (настольные);
• переносные.

Переносные компьютеры, в свою очередь, можно разделить на пор­тативные (laptop), блокноты (notebook) и карманные (Palmtop). Переносные ПК имеют автономное питание, плоский экран, укороченную клавиатуру.

В 1999 году принята международная спецификация PC 99, которая регламентирует следующие категории ПК:

• массовый ПК;
• офисный ПК;
• портативный ПК;
• рабочая станция;
• развлекательный ПК.

Спецификация оговаривает минимальные и рекомендуемые требования к каждой из категорий ПК. Например, в офисном ПК минимальны требования к графике и звуку; для портативных ПК обязательным является наличие средств компьютерной связи; для рабочих станций повышены требования к устройствам хранения данных; для развлекательных ПК повышены требования к графике и звуку.

Date: 2021-11-17; view: 198; Нарушение авторских прав

В базовый комплект ПК входят:

• системный блок;
• монитор;
• клавиатура;
• мышь (точнее – манипулятор типа «мышь»).

Системный блок – это устройство, содержащее в свой структуре все основные аппаратные компоненты ПК.

Внешне системный блок представляет собой металлический корпус (case), на лицевой панели которого размещены:

• кнопка сетевого выключателя (Power);
• кнопка перезагрузки (повторного запуска) компьютера (Reset);
• лицевые панели внешних накопителей (НГМД, НОД, накопителя на DVD-дисках);
• USB-порт (может отсутствовать).

На задней панели корпуса размещены разъемы для подключения различных внешних устройств.

В зависимости от размещения все компоненты ПК подразделяются на:

• внутренние – размещены внутри корпуса;
• внешние – устройства, размещаемые вне корпуса и подключаемые к нему через специальные разъемы;
• компоненты, имеющие и внутреннее, и внешнее исполнение.

Основные внутренние компоненты ПК:

· материнская плата,

· процессор,

· чипсет,

· системная и локальная шины,

· оперативная память,

· постоянная память,

· жесткий диск,

· дисковод для гибких магнитных дисков,

· видеокарта,

· звуковая карта,

· TV/FM-тюнер,

· вентилятор,

· сетевая карта,

· контроллеры устройств,

· блок питания.

Основные компоненты внутреннего (внешнего) исполнения:

· накопитель на оптических дисках;

· накопитель на DVD-дисках;

· модем.

Основные внешние компоненты ПК:

· мышь;

· клавиатура;

· монитор;

· принтер;

· колонки,

· наушники,

· сканер,

· графический планшет,

· игровые манипуляторы.

Внутренние компоненты:

· Материнская плата (системная плата)– плата больших размеров с установленными на нее микросхемами и разъемами для подключения различных устройств. На материнской плате размещены: процессор, модули ОЗУ и ПЗУ, чипсет, видео- и звуковая карта, прочие устройства.

· Процессор (центральный процессор, микропроцессор) – устройство, выполняющее арифметические и логические операции над данными в соответствии с программой обработки и управляющее другими устройствами ПК. Конструктивно процессор представляет собой микросхему – кристалл чистого кремния, на поверхности или в объеме которого находятся полупроводниковые элементы − транзисторы, соединенные миниатюрными металлическими «дорожками» из алюминия или меди. Площадь кристалла – не более 4-6 квадратных сантиметра; размер элементов – десятые доли микрона. Процессор размещается на материнской плате, подключаясь к ней через специальный разъем.

· Чипсет – набор из нескольких микросхем, обеспечивающий работу и взаимодействие всех устройств, подключаемых к материнской плате. В чипсет могут быть интегрированы: видеокарта, звуковая карта, контроллеры устройств (например, жесткого магнитного диска).

· Системная шина– это устройство передачи данных, управляющих сигналов и сигналов электрического питания между компонентами ПК. В составе системной шины выделяют функциональные части: шину адресов, шину данных, шину управления, шину электропитания. Для ускорения обмена данными с высокопроизводительными устройствами, например, с жестким магнитным диском, используются локальные шины. Конструктивно шины – это: совокупность параллельных проводов, расположенных на материнской плате; внешние провода; соединители.

· Оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) – устройство, предназначенное для хранения информации (данных и программ), непосредственно используемой в текущем сеансе работы процессором. Конструктивно ОЗУ выпускается в виде микросхем, собранных в единые модули памяти. Модули устанавливаются на материнскую плату через специальные разъемы. На большинстве материнских плат находится 4 разъема для подключения модулей ОЗУ.

· Постоянная память (постоянное запоминающее устройство, ПЗУ) – устройство, предназначенное для хранения неизменяемой (постоянной) в процессе эксплуатации ПК информации, как правило, системного характера. Конструктивно ПЗУ выпускается в виде электронной микросхемы, устанавливаемой на материнскую плату через специальный разъем.

• Жесткий магнитный диск(жесткий диск, винчестер)– устройство, предназначенное для длительного хранения больших объемов информации. Конструктивно жесткий диск – это не один диск, а группа соосных дисков, изготовленных керамики или алюминия, покрытых отполированным ферромагнитным слоем (ферролаком). Диски вместе с магнитными головками чтения-записи помещены в закрытый герметичный корпус (пакет). Работу жесткого диска обеспечивает привод, в состав которого входят: двигатель, механизм позиционирования головок, контроллер жесткого диска. Контроллер – это печатная плата, которая может быть отдельной платой или платой, интегрированной (встроенной) в чипсет на материнской плате.

· Дисковод для гибких магнитных дисков (дисковод для флоппи-дисков) – устройство для чтения информации с гибких магнитных дисков (дискет, флоппи-дисков) и записи на них. Гибкий магнитный диск является носителем информации. Диск изготовлен из гибкого пластика (лавсана или майлара), покрытого ферролаком. Диск защищен от механических повреждений кассетой. Управление процессом считывания-записи информации на диск обеспечивает привод, в состав которого входят: двигатель, магнитные головки чтения-записи информации, механизм позиционирования головок, контроллер. Контроллер – это печатная плата со схемами управления позиционированием головок, усиления сигнала, электрического питания.

• Видеокарта (графический адаптер, графическая карта, видеоадаптер) – это устройство согласования работы процессора с монитором и управления работой монитора. Конструктивно видеокарта может быть либо интегрированной (встроенной) в чипсет, либо может представлять собой отдельную плату, которая вставляется в специальный разъем на материнской плате. На тыльной стороне видеокарты есть разъем для подключения монитора (причем к некоторым видеокартам можно подключать до трех мониторов одновременно). Появление и усложнение трехмерной (3D) графики потребовало размещения на видеокарте специализированной микросхемы – графического процессора, который берет на себя большую часть работы по формированию и обработке трехмерных образов и тем самым разгружает центральный процессор. Такую видеокарту в дальнейшем стали называть графическим ускорителем. Именно от типа графического процессора зависят производительность графического ускорителя и качество получаемого изображения. Кроме собственного процессора видеокарта содержит и собственную оперативную память (видеопамять), объем которой всего лишь в два-четыре раза меньше объема оперативной памяти самого ПК.

· Звуковая карта (аудиоадаптер, аудиокарта, soundcard) –это устройство, выполняющее операции, связанные с обработкой звуковых сигналов. Конструктивно аудиоадаптер может быть отдельной платой или платой, интегрированной (встроенной) в чипсет на материнской плате. Для сопряжения с аудиосредствами ввода-вывода звуковых сигналов (колонки, наушники, микрофон и др.) звуковая карта имеет два входа и один или два выхода.

· TV/FM-тюнер – устройство, позволяющее использовать монитор ПК для просмотра телевизионных передач, либо изображений, поступающих с видеомагнитофона или видеокамеры. Многие TV-тюнеры могут принимать радиопередачи FM-диапазона. Конструктивно TV/FM-тюнер может быть отдельной платой, устанавливаемой в разъем на материнской плате, либо он может быть совмещен с видеокартой. Появились TV/FM-тюнеры во внешнем исполнении, подключаемые через USB-порт.

· Вентилятор (кулер) – устройство охлаждения внутренних компонентов системного блока. Достаточно мощный вентилятор установлен в блоке питания ПК, однако его производительности недостаточно для понижения температуры некоторых компонентов (центрального процессора, графического процессора). На центральный процессор дополнительный вентилятор должен устанавливаться в обязательном порядке, на другие компоненты – по желанию.

· Сетевая карта – устройство, позволяющее связать при помощи кабеля 2 и более ПК в локальную сеть. В такой сети может быть организована передача данных между ПК, совместное использование каких-либо устройств (принтера, сканера, жесткого диска, дисководов и др.), выход в глобальную сеть Internet. Конструктивно сетевая карта может быть отдельной платой или может быть интегрирована в чипсет.

· Блок питания – устройство, преобразующее переменное напряжение 220 В электрической сети в постоянное напряжение 12 и 5 В, необходимое для питания большинства компонентов ПК.

Компоненты внутреннего (внешнего) исполнения:

· Накопитель на оптических дисках, накопитель на DVD-дисках – устройства, предназначенные для чтения информации с оптических дисков (компакт-дисков, CD) или DVD-дисков. Некоторые модели накопителей позволяют осуществлять и запись информации на диск.

· Модем – устройство сопряжения ПК с телефонной сетью, используемой для передачи данных, для выхода в глобальную сеть Internet. Модем преобразует данные из дискретной формы представления в аналоговую (на выходе) и из аналоговой в дискретную (на входе).

Внешние компоненты:

· Мышь(mouse) – устройство ввода команд пользователя, позволяющее быстро и точно переместить указатель мыши (курсор) в необходимую точку экранного пространства и подтвердить/отменить те или иные действия. Конструктивно мышь представляет собой небольшое устройство, которое удобно ложится под руку человека. Большинство мышей имеет в верхней части корпуса две кнопки. Есть модели, имеющие третью – программируемую кнопку, которая располагается в верхней или боковой части корпуса. Кроме того, мышь может иметь средство прокрутки изображения в виде кнопки-качельки, рычажка или колесика. Самый удобный вариант – колесико, причем в большинстве случаев его можно не только вращать, но и нажимать на него, как на отдельную кнопку. Есть модели с двумя колесиками – одно для вертикальной, а другое для горизонтальной прокрутки. По технологии отслеживания перемещения различают оптико-механические (механические) и оптические мыши. Оптико-механическая мышь отслеживает свое перемещение на рабочей поверхности с помощью специального шарика, расположенного в нижней части корпуса мыши. При движении такой мыши по поверхности шарик поворачивает пару роликов, ответственных за горизонтальное и вертикальное перемещение указателя мыши. Эти ролики, в свою очередь, передают сигнал о перемещении мыши на оптические датчики. Оптическая мышьопределяет свое перемещение путем высокоскоростного сканирования поверхности, на которой она находится. Сканирование производит небольшой источник/приемник света, расположенный в нижней части корпуса мыши.

· Клавиатура (keyboard) – это устройство для ввода: символьных данных, команд, управляющих сигналов. Конструктивно клавиатура представляет собой набор клавиш, закрепленных в пластмассовом корпусе. Непосредственное управление клавиатурой осуществляет контроллер клавиатуры, подключаемый к материнской плате. Стандартная клавиатура имеет 100 клавиш, функционально распределенных на следующие группы: алфавитно-цифровые клавиши, функциональные клавиши (F1-F12), специальные клавиши (Esc, Tab, Caps Lock, Shift, Ctrl, Alt, Backspace, Enter, Print Screen, Scroll Lock, Pause/Break), клавиши управления курсором (Insert, Delete, Home, End, Page Up, Page Down, клавиши со стрелками), клавиши дополнительной (малой цифровой) клавиатуры. Практически все современные клавиатуры имеют специальные клавиши, предназначенные для ускорения работы с операционной системой Windows. Они расположены в нижней части клавиатуры, рядом с клавишами Ctrl и Alt. Кроме этого, у некоторых моделей современных клавиатур есть дополнительные клавиши: управления питанием ПК, управления программами Internet, мультимедиа-клавиши.

• Монитор (дисплей) – устройство для визуального отображения информации на экране. По физическим принципам формирования изображения на экране различают: мониторы на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), жидкокристаллические мониторы, газоплазменные мониторы, электролюминесцентные мониторы. Мониторы на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ или Cathode Ray Tube, CRT) – это наиболее распространенный тип мониторов для ПК. Эти мониторы по принципу действия напоминают цветные телевизоры, но имеют чуть меньший размер и обладают очень четким изображением. В качестве устройства, формирующего изображение, используется ЭЛТ (кинескоп). Лицевая поверхность ЭЛТ изнутри покрыта люминофором – веществом, элементы (зерна) которого испускают свет при попадании на них разогнанных электронов. Каждая точка на экране монитора состоит из трех расположенных рядом друг с другом зерен люминофора. Каждое зерно из этой триады благодаря попаданию на него разогнанных электронов светится с определенной интенсивностью собственным цветом (красным, зеленым или синим – RGB). Общий результат свечения зерен такой триады виден человеческому глазу как цветная точка. Работа жидкокристаллических мониторов (Liquid Crystal Display, LCD) основана на изменении ориентации молекул жидких кристаллов (и, как следствие, изменении их оптических свойств) под воздействием внешнего электрического поля. Тонкий слой жидких кристаллов находится между двумя поляризаторами (горизонтальными и вертикальными электродами) и представляет собой матрицу миниатюрных жидкокристаллических элементов. Каждый жидкокристаллический элемент может светиться нужным цветом. В газоплазменных мониторах между поляризаторами (горизонтальными и вертикальными электродами) находится инертный газ, области которого могут светиться под воздействием внешнего электрического поля.

· Наушники и колонки предназначены для качественного воспроизведения звука, поступающего как напрямую, с выхода звуковой карты ПК или с внешнего аудиовыхода привода CD, так и через внешний усилитель.

• Принтер – устройство для вывода данных (текста, изображения) на бумагу или подобный носитель. По технологии вывода различают матричные, струйные, лазерные, светодиодные принтеры. Печатающая головка матричных принтеров содержит ряд тонких штифтов (иголочек), которые ударяют по бумаге через красящую ленту. Пишущая головка струйных принтеров разбрызгивает на бумагу маленькие капельки краски. Принцип действия лазерного принтера основан на притягивании частиц краски к наэлектризованным участкам специального барабана, который затем прокатывается по листу бумаги, перенося на него краску. Нагретые штифты печатающей головки светодиодных принтеров, соприкасаясь со специальной светочувствительной бумагой, оставляют на ней контрастные точки.
• Сканер – устройство, позволяющее вводить данные (текст, изображение) с листа бумаги или подобного носителя в память ПК в виде оцифрованной графической копии. Если отсканированное графическое изображение содержит текст, то распознать и сохранить его уже в текстовом формате можно с помощью специальных программ (программ распознавания образов). Сканеры бывают ручными, протяжными и планшетными. Для сканирования ручным сканером его необходимо вручную медленно и плавно перемещать по листу бумаги. Сканеры протяжного типа сами прокручивают внутри себя лист, который нужно отсканировать. С помощью сканера планшетного типа можно сканировать не только отдельные, но и сброшюрованные листы (книгу), помещая их под крышку на специальную стеклянную поверхность.

12 МикропроцессорЫ

Процессор (центральный процессор, микропроцессор) конструктивно представляет собой микросхему – кристалл чистого кремния, на поверхности или в объеме которого находятся полупроводниковые элементы − транзисторы, соединенные миниатюрными металлическими «дорожками» из алюминия или меди. Площадь кристалла – не более 4-6 квадратных сантиметра; размер элементов – десятые доли микрона. Процессор размещается на материнской плате, подключаясь к ней через специальный разъем.

Структура микропроцессора:

• арифметико-логическое устройство (АЛУ) – составная часть микропроцессора, выполняющая арифметические и логические операции над данными;
• устройство управления (УУ) − составная часть микропроцессора, вырабатывающая внутренние и внешние сигналы управления;
• регистры микропроцессорной памяти (МПП) – это отдельные регистры общего или специального назначения, которые служат для временного хранения: адресов данных и команд, самих данных и команд, промежуточных результатов, прочей информации.

Структура и основные связи микропроцессора показаны на рисунке:

Обозначения: ШУ – шина управления; ША – шина адресов; ШД – шина данных; ШЭ – шина электропитания.

Процессор работает в двухфазном режиме:

• выборка команды и данных;
• исполнение команды.

Принципы выполнения команд:

· последовательный – следующая команда (данные) выбирается из памяти только после завершения выполнения текущей команды;

· конвейерный – выборка следующей команды (данных) производится параллельно с исполнением текущей команды.

Совокупность команд, которые может выполнять процессор, называется системой команд процессора. Чем шире система команд процессора, тем длиннее формальная запись команды (в байтах), тем выше средняя продолжительность исполнения одной команды. В зависимости от набора системных команд, различают:

• процессоры с расширенной системой команд – CISC-процессоры (CISC – Complex Instruction Set Computing);
• процессоры с сокращенной системой команд – RISC-процессоры (RISC – Reduced Instruction Set Computing).

При CISC-архитектуре в систему входит несколько сотен (иногда более тысячи ) команд. При RISC-архитектуре количество команд в системе намного меньше, и каждая из них выполняется намного быстрее. Оборотная сторона сокращенного набора команд состоит в том, что сложные операции процессору приходится эмулировать последовательностью из нескольких простейших команд сокращенного набора. В результате конкуренции этих двух архитектур сложилось следующее распределение сфер их применения: CISC-процессоры используют в универсальных вычислительных системах; RISC-процессоры используют в специализированных вычислительных системах или устройствах, ориентированных на выполнение единообразных операций.

В настоящее время появились процессоры с гибридной архитектурой.

Основные характеристики процессора:

1. Рабочее напряжение– не превышает 3 В. По мере развития процессорной техники происходит постепенное понижение рабочего напряжения. Это позволяет уменьшить расстояние между структурными элементами в кристалле процессора, не опасаясь электрического пробоя. Пропорционально квадрату напряжения уменьшается и тепловыделение в процессоре, а это позволяет увеличивать его производительность без угрозы перегрева.

2. Разрядность процессора – количество бит данных, которое процессор может принять и обработать в своих регистрах за один раз (за один такт). Разрядность процессора определяется разрядностью (т.е. числом параллельных линий) шины управления – ШУ. Современные процессоры являются 32, 64 и 128-разрядными.

3. Тактовая частота работы процессора – величина, измеряемая в мегагерцах (МГц) или гигагерцах (ГГц), показывающая, сколько инструкций способен выполнить процессор в течение 1 секунды. Тактовая частота работы современных процессоров составляет от 600 МГц до 2,6 ГГц. В ПК тактовые импульсы задает тактовый генератор – специальная микросхема, входящая в состав чипсета. Однако процессор получает тактовые сигналы по системной шине от материнской платы, которая в отличие от процессора, представляет собой не кристалл кремния, а большой набор проводников и микросхем. Поэтому по чисто физическим причинам материнская плата не может работать со столь высокими частотами, как процессор. Частота системной шины составляет от 100 до 800 МГц. Для получения более высоких частот в процессоре происходит внутреннее умножение частоты системной шины на коэффициент 3; 3,5; 4; 4,5; 5 и более.

4. Размер кэш-памяти − …(см. Внутренняя память ПК)

5. Форм-фактор процессора – тип «внешнего» исполнения корпуса процессора и способа его подключения к материнской плате. Существует два основных форм-фактора корпуса процессоров:

· квадратной формы, подключение через разъем типа «сокет» (Socket);

· прямоугольной формы, подключение через разъем типа «слот» (Slot).

Форм-фактор не влияет на производительность процессора, однако влияет на совместимость процессора с материнской платой.

Производители: AMD, Intel, Cyrix.

Date: 2021-11-17; view: 394; Нарушение авторских прав

Запоминающие устройства (ЗУ) – это устройства, предназначенные для записи, хранения и считывания информации, представленной в цифровом коде. Запись и хранение информации основаны на устойчивом изменении каких-либо параметров (физических, химических, механических, магнитных или оптических) носителей информации. Так по технологии записи различают:

• механические ЗУ;
• магнитные ЗУ;
• оптические ЗУ;
• магнитно-оптические ЗУ;
• электронные ЗУ.

Иерархия ЗУ – это многоуровневая система связанных между собой ЗУ. ЗУ различных уровней и связи между ними представлены на рисунке:

Необходимость разделения ЗУ на уровни и виды вызвано разной степенью участия информации, предназначенной для хранения, в вычислительном процессе.

Назначение ЗУ:

• регистры микропроцессорной памяти (МПП) − это отдельные регистры в составе микропроцессора, предназначенные для временного хранения: адресов данных и команд, самих данных и команд, промежуточных результатов, прочей информации.
• кэш-память − специальное буферное ЗУ, предназначенное для временного хранения часто используемых данных и команд, необходимых процессору.
• ОЗУ − ЗУ, предназначенное для хранения информации (данных и программ), непосредственно используемой в текущем сеансе работы процессором.
• ПЗУ − ЗУ, предназначенное для хранения неизменяемой в процессе эксплуатации ПК информации, как правило, системного характера.
• ВЗУ − запоминающие устройства, предназначенные для длительного хранения информации.

Назначение ЗУ определяет конструктивное исполнение ЗУ, а конструктивное исполнение − технические характеристики ЗУ.

Основные характеристики ЗУ:

1. емкость ЗУ – максимальное количество информации, которое может единовременно храниться в ЗУ, измеряется в битах, байтах и производных от них единицах;

2. энергозависимость ЗУ – способность ЗУ сохранять информацию при отключении электрического питания;

3. режим работы – чтение-запись или только чтение;

4. быстродействие – выражается следующими показателями:

· временем обращения к ЗУ – складывается из времени поиска информации и времени считывания (записи), измеряется в наносекундах (нсек) и микросекундах (мксек);

· временем доступа – соответствует времени поиска информации, измеряется в миллисекундах (мсек);

· скоростью считывания смежных байтов информации, измеряемой в Кбайт/сек и Мбайт/сек.

Date: 2021-11-17; view: 233; Нарушение авторских прав

К внутренней памяти ПК относят:

• регистры микропроцессорной памяти (МПП);
• кэш-память;
• ОЗУ;
• ПЗУ.

Регистры МПП – это отдельные регистры в составе микропроцессора, предназначенные для временного хранения: адресов данных и команд, самих данных и команд, промежуточных результатов, прочей информации. Характеристики ЗУ: электронное, энергозависимое, режим работы – чтение-запись, маленькая емкость – несколько десятков байт, очень высокое быстродействие – время обращения составляет 1-4 нсек.

Кэш-память – специальное буферное ЗУ, предназначенное для временного хранения часто используемых данных и команд, необходимых процессору.

Характеристики ЗУ: электронное, энергозависимое, режим работы – чтение-запись, небольшая емкость, очень высокое быстродействие.

Процессор способен выполнять команды со скоростью гораздо большей, чем скорость поступления к нему новых команд и данных из оперативной памяти. По этой причине возникают простои в его работе, значительно снижающие производительность ПК. Временное хранение часто используемых данных и команд, необходимых процессору, в быстродействующей кэш-памяти позволяет увеличить производительность ПК на 15-20%: сначала процессор обращается за данными в кэш, а только затем – в ОЗУ.

Кэш-память иерархична: выделяют кэш 1 уровня (кэш L1), кэш 2 уровня (кэш L2) и кэш 3 уровня (кэш L3). Кэш L1 – это внутренний кэш процессора, размещается на одном кристалле с процессором и работает с частотой процессора, время обращения составляет 2-5 нсек. Емкость кэш L1 небольшая – от 32 Кбайт (процессоры Intel) до 128 Кбайт (процессоры AMD). Кэш L2 менее быстрый и более емкий – от 64 до 512 Кбайт. Конструктивно кэш L2 выполняется либо на одном кристалле с процессором, либо на отдельном кристалле, но в одном корпусе с процессором. Кэш L3 реализуется на отдельных быстродействующих микросхемах, подключаемых к материнской плате, имеет емкость 1−2 Мбайт.

ОЗУ (оперативная память, RAM – Random Access Memory – память с произвольным доступом) – ЗУ, предназначенное для хранения информации (данных и программ), непосредственно используемой в текущем сеансе работы процессором.

Характеристики ЗУ: электронное, энергозависимое, режим работы – чтение-запись, средняя емкость – от 32 до 512 Мбайт, высокое быстродействие – время обращения составляет от 7 нсек.

Конструктивно ОЗУ выпускается в виде микросхем, собранных в единые модули памяти. Модули могут иметь разную емкость – от 32 до 256 Мбайт. Модули устанавливаются на материнскую плату через специальные разъемы. На большинстве материнских плат находится 4 разъема для подключения модулей ОЗУ. Желательно, чтобы установленные модули имели одинаковый тип микросхем, одинаковое быстродействие и одного производителя.

Типы микросхем:

• SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) – синхронная динамическая память;
• DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) – синхронная динамическая память с удвоенной скоростью передачи данных;
• RDRAM (Rambus DRAM) – динамическая память типа Rambus.

Для справки: основу динамической памяти (DRAM) составляет матрица памяти, запоминающими элементами которой являются микроконденсаторы. Эти элементы требуют постоянного восстановления (регенерации) записанной информации в процессе ее хранения, однако позволяют реализовать больший объем памяти. Динамическая память постепенно вытесняет статическую память, использующую триггер как элемент памяти.

Производители микросхем и модулей оперативной памяти: Micron, Nanya, Kingston (признанные лидеры), IBM, Samsung (SEC), Siemens, Fujitsu, Hitachi, Texas Instruments, NEC.

ПЗУ (постоянная память, ROM – Read Only Memory – память только для чтения) – ЗУ, предназначенное для хранения неизменяемой в процессе эксплуатации ПК информации, как правило, системного характера.

Характеристики ЗУ: электронное, энергонезависимое, основной режим работы – чтение, маленькая емкость− до 256 Кбит, высокое быстродействие (но ниже, чем у ОЗУ) – от 15 нсек до 4 мксек.

Конструктивно ПЗУ выпускается в виде электронной микросхемы, устанавливаемой на материнскую плату через специальный разъем.

По способу записи информации ПЗУ делятся на 3 группы:

• программируемые при изготовлении (ПЗУ) – программируются только один раз на заводе-изготовителе микросхем;
• однократно программируемые пользователем (ППЗУ – программируемые ПЗУ) – позволяют пользователю однократно изменить состояние матрицы памяти электрическим путем с помощью специального устройства – программатора;
• перепрограммируемые (РПЗУ – репрограммируемые ПЗУ) – допускают многократное электрическое или ультрафиолетовое стирание записанной информации и запись новой.

Date: 2021-11-17; view: 273; Нарушение авторских прав

ВЗУ (внешняя память) – запоминающие устройства, предназначенные для длительного хранения информации.

Основным признаком классификации ВЗУ является тип носителя информации. Тип носителя определяет такие характеристики ЗУ, как емкость, основной режим работы, быстродействие. Энергонезависимость и сменность накопителей – это характеристики, присущие всем ВЗУ.

Основные виды ВЗУ:

• накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД);
• накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД);
• накопитель на магнитно-оптических дисках (НМОД);
• накопитель на магнитной ленте (НМЛ);
• накопитель на оптических дисках (НОД) и DVD-дисках;
• флэш-память и др.

Накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД, FDD — Floppy Disk Drive).

В НГМД используется магнитная технология записи информации. Характеристики ЗУ: режим работы – чтение-запись, небольшая емкость одного диска − 1,44 Мбайт, низкое быстродействие.

НГМД = носитель привод.

Носителем является гибкий магнитный диск (флоппи-диск, дискета). Диск изготовлен из гибкого пластика (лавсана или майлара), покрытого ферромагнитным слоем (ферролаком). Диск защищен от механических повреждений кассетой. Привод – это совокупность электронных и механических устройств, обеспечивающих работу накопителя: двигатель, магнитные головки чтения-записи информации, механизм позиционирования головок, контроллер. Контроллер – это печатная плата со схемами управления позиционированием головок, усиления сигнала, электрического питания. Принципиальная схема НГМД показана на рис. Магнитный диск (1) вращается с по­мощью привода (2), для записи и считывания информации исполь­зуются магнитные головки (3), расположенные на рычагах, же­стко закрепленных на каретке (4). Каретка перемещается по­зиционирующим двигателем (5), смещая магнитные голов­ки с одной дорожки диска на другую.

Контактирование го­ловок чтения/записи с дискетой производится через вырезы в кор­пусе дискеты. Головка чтения/запи­си во время работы механически контактирует с поверхностью дис­кеты, что приводит к быстрому изнашиванию магнитных дисков.

Лицевая панель дисковода выведена на переднюю панель сис­темного блока, на ней располо­жены карман, закрытый шторкой, куда вставляют дискету, кнопка для извлечения дискеты и световой индикатор. Световой индикатор показывает, что уст­ройство занято (если лампочка горит, вынимать дискету не реко­мендуется).

Емкость диска зависит:

где t— количество дорожек на одной стороне диска; s— число секторов на дорожке; rs − емкость сектора, Кбайт.

Низкое быстродействие ЗУ определяется невысокой скоростью вращения диска – 300-360 оборотов в минуту. Диск вращается только во время считывания-записи информации.

Кроме перечисленных характеристик следует отметить низкую надежность данного ЗУ.

Производители: Epson, NEC, Panasonic, Sony, Mitsumi.

Накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД, винче­стер, HDD — Hard Disk Drive).

В НЖМД также используется магнитная технология записи информации. Характеристики ЗУ: режим работы – чтение-запись, большая емкость − десятки Гбайт, высокое быстродействие.

НЖМД = носитель привод.

Носителем является жесткий магнитный диск (винчестер). На самом деле это не один диск, а группа соосных дисков, изготовленных керамики или алюминия, покрытых отполированным ферромагнитным слоем (ферролаком). Диски вместе с магнитными головками чтения-записи помещены в закрытый герметичный корпус (пакет).

Рис. Накопитель НЖМД,

а) − внешний вид; б) − внутреннее устройство

Привод – это совокупность электронных и механических устройств, обеспечивающих работу накопителя: двигатель, механизм позиционирования головок, контроллер жесткого диска. Контроллер – это печатная плата со схемами управления позиционированием головок, усиления сигнала, электрического питания. Контроллер может быть отдельной платой или платой, интегрированной (встроенной) в чипсет на материнской плате.

Дисковые пластины вращаются с постоянной скоростью, кото­рая составляет для современных НЖМД до 10000 оборотов в минуту. Чтение и запись данных осу­ществляется блоком магнитных головок (см. рис. б), которые не касаются поверхности диска и рас­положены над рабочей поверх­ностью диска на расстоянии 0,5−0,13 мкм. Запись производится на обе поверхности каждой пласти­ны (кроме крайних).

Жесткий диск герметично за­крыт, потому что даже мельчай­шие частицы пыли, попавшие между головкой и поверхностью диска, могут повредить его и при­вести к потере данных.

В накопителе может быть до десяти дисков. Их поверхность разбивается на круги, которые называются дорожками (треками − track). Ка­ждая дорожка имеет свой номер. Дорожки с одинаковыми номе­рами, расположенные одна над другой на разных дисках образу­ют цилиндр. Дорожки на диске разбиты на секторы определенного размера. Емкость жесткого диска вычисляется путем перемножения нескольких величин:

,

где cyl — количество цилиндров; h — число магнитных головок; s — количество секторов и rs — размер сектора в байтах (Кбайтах).

Секторы и дорожки образуются во время форматирования дис­ка. Форматирование выполняет пользователь с помощью специаль­ных программ. На неформатированный диск не может быть запи­сана никакая информация.

Первый сектор жесткого диска содержит информацию о разде­лах («Partition Table») — т.е., на сколько частей «разбит» жесткий диск, адрес начала и размер каждого раздела, а также какой из них является системным (с которого производится загрузка операцион­ной системы). Всего на одном физическом НЖМД может быть одинилидва раздела: первый (Primary) и расширенный (Extended). Рас­ширенный раздел может быть дополнительно «разбит» на несколь­ко логических дисков (Logical Drive).

Накопитель на магнитной ленте (НМЛ или стример)

Это устройство для записи, хранения и считывания данных с магнитной ленты. Стримеры работают со съемными носителями − кассетами. Недостаток стримеров связан с после­довательным доступом к магнитным лентам, что влечет большое время доступа к данным и недостаточную надежность, порождаемую повышенными механическими нагрузками.

Магнитооптические накопители (НМОД)

Во многом аналогич­ны НГМД, но отличаются более высокой емкостью. В магнитоопти­ческих дисках информация также хранится на магнитном носите­ле − дискете, но чтение и запись осуществляются оптическим способом (ла­зерным лучом), что значительно повышает сохранность носителя. Принципиальным недостатком данного устройства хранения является его высокая стоимость.

Накопители на оптических дисках (НОД)

Оптический диск (компакт-диск, Compact Disk −CD), который был предложен в 1982 г. фирмами Philips и Sony первоначально для запи­си звуковой информации, произвел переворот и в компьютерной тех­нике, так как идеально подходил для записи цифровой информации больших объемов на сменном носителе. Объем информации, запи­санной на компакт-диске, составляет 600—700 Мбайт. К достоин­ствам компакт-диска можно отнести и его относительную дешевиз­ну в массовом производстве, высокую надежность и долговечность, нечувствительность к загрязнению и воздействию магнитных полей.

Запись на компакт-диск при промышленном производстве про­изводится в несколько этапов. Сначала с использованием мощного инфракрасного лазера в стеклянном контрольном диске выжигают­ся отверстия диаметром 0,8 микрон. По контрольному диску изго­тавливается шаблон с выступами в тех местах, где лазер прожег отверстия. В шаблон вводится жидкая смола (поликарбонат), и по­лучают диск с таким же набором впадин, что и отверстий в контрольном диске. Со стороны впадин на диск напыляется тонкий слой алюминия, который затем покрывается лаком, защищающим его от царапин.

При воспроизведении лазерный диод небольшой мощности ос­вещает диск со стороны, противоположной нанесенному слою алю­миния, который является отражателем светового луча лазера, а впадины превращаются в выступы. Впадины на диске имеют глубину, равную четверти длины волны лазера, из-за чего фотодиод, принимающий отраженный свет лазера, получает света от выступа меньше, чем от площадки.

Впадины и площадки записываются на диск по спирали (т.е., диск имеет одну дорожку). Запись начинается от центра диска. Спираль проходит 22 188 оборотов вокруг диска, ее общая длина составляет 5600 м. На всем протяжении спирали скорость записи остается постоянной, поэтому специальное устройство при воспро­изведении следит за постоянством линейной скорости, изменяя зна­чение угловой скорости вращения диска. Так, на внутренней сторо­не скорость равна 530 оборотов в минуту, а на внешней стороне скорость падает до 200 оборотов в минуту, при этом линейная ско­рость остается постоянной, равной 1,2 м/с.

В середине 90-х гг. появились устройства, устанавливаемые не­посредственно на компьютере и позволяющие производить однократ­ную запись информации на компакт-диск. Для таких устройств вы­пускают специальные компакт-диски, которые получили название CD-Recodable (CD-R). Отражающим слоем у них служит тонкий слой позолоты. Между слоем позолоты и слоем поликарбамидной смолы вводится слой красителя. На диске без записи этот слой красителя бесцветен, но под воздействием лазерного луча краситель темнеет, образуя пятна, которые при воспроизведении воспринимаются как выступы.

Позднее появились компакт-диски с возможностью перезаписи — CD-ReWritable (CD-RW). На этих дисках слой красителя может находиться в двух состояниях: кристаллическом и аморфном. Эти два состояния имеют разную отражательную способность. Лазер устрой­ства имеет три уровня мощности. При записи мощность лазерного диода повышается и расплавляет слой красителя, переводя его в аморфное состояние с низкой отражательной способностью, что со­ответствует выступу (запись информации). При средней мощности краситель плавится и переходит в кристаллическое состояние с вы­сокой отражательной способностью (стирание информации). Низкая мощность лазера используется для считывания информации.

Дальнейшее развитие технологий производства компакт-дисков привело к созданию дисков с высокой плотностью записи — цифро­вых универсальных диск (Digital Video Disk, DVD). Впадины на них имеют меньший диаметр (0,4 микрона), а спираль размещается с плотностью 0,74 микрона между дорожками (вместо 1,6 микрон у CD). Это позволило увеличить объем информации на диске до 4,7 Гбайт. Дальнейшее увеличение объема информации обеспечива­ется применением двусторонних DVD многослойной записи: при двух­слойной схеме записи на одну сторону диска можно записать до 8,5 Гб данных, а на диск— до 17 Гбайт.

Основной характеристикой оптических накопителей является скорость передачи данных, которая измеряется в кратных долях скорости проигрывателя аудио компакт-дисков (150 Кб/сек) и харак­теризует максимальную скорость, с которой накопитель передает данные в оперативную память компьютера. Например, 2-х скоростной CD-ROM (2x) будет считывать данные со скоростью 300 Кб/сек., 50-ти скоростной (50х) — 7500 Кб/сек.

Флэш-память

К недостаткам дисковой памяти можно отнести наличие меха­нических движущихся компонентов, имеющих малую надежность, и большую потребляемую мощность при записи и считывании. Появ­ление большого числа цифровых устройств, таких как МРЗ-плееры, цифровые фото- и видеокамеры, карманные компьютеры, потребо­вало разработки миниатюрных устройств внешней памяти, которые обладали бы малой энергоемкостью, небольшими размерами, значи­тельной емкостью и обеспечивали бы совместимость с персональны­ми компьютерами. Первые промышленные образцы такой памяти появились в 1994 г.

Новый тип памяти получил название флэш-память (Flash-memory). Флэш-память представляет собой микросхему перепрограм­мируемого постоянного запоминающего устройства (ППЗУ) с нео­граниченным числом циклов перезаписи. В ППЗУ флэш-памяти использован новый принцип записи и считывания, отличный от того, который используется в известных схемах ППЗУ. Кристалл схе­мы флэш-памяти состоит из трех слоев. Средний слой, имеющий толщину порядка 1,5 нм, изготовлен из ферроэлектрического мате­риала. Две крайние пластины представляют собой матрицу провод­ников для подачи напряжения на средний слой. При подаче напря­жения, на пересечении проводников, возникает напряжение, достаточное для изменения направления магнитного момента атомов его кристаллической решетки, расположенной под местом пересече­ния проводников. Направление магнитного поля сохраняется и после снятия внешнего электрического поля. Изменение направления магнитного поля ферроэлектрика изменяет сопротивления этого участка слоя. При считывании, на один крайний слой подается напряжение, а на втором слое замеряется напряжение, прошедшее через ферроэлектрик, которое будет иметь разное значение для участков с разным направлением магнитного момента. Такой тип флэш-памя­ти получил название FRAM(ферроэлектрическая память с произвольным доступом).

Конструктивно флэш-память выполняется в виде отдельного блока, содержащего микросхему флэш-памяти и контроллер, для подключения к одному из стандартных входов компьютера. Разме­ры этого блока 40 × 16× 7 мм. Флэш-память, используемая в других цифровых устройствах, имеет иные размеры и конструктивное оформление. В настоящее время объем флэш-памяти достигает нескольких Гбайт, скорость записи и считывания составляют десятки Мбайт/с.

Видеоподсистема ПК.

Видеоподсистема ПК– это комплекс технических средств, предназначенный для отображения информации.

В состав видеоподсистемы входят:

• графический адаптер;
• монитор;
• TV/FM-тюнер (может отсутствовать).

Графический адаптер (графическая карта, видеоадаптер, видеокарта, графический ускоритель) – это устройство согласования работы процессора с монитором и управления работой монитора.

Конструктивно видеокарта может быть либо интегрированной (встроенной) в чипсет, либо может представлять собой отдельную плату, которая вставляется в специальный разъем на материнской плате. На тыльной стороне видеокарты есть разъем для подключения монитора (причем к некоторым видеокартам можно подключать до трех мониторов одновременно). Появление и усложнение трехмерной (3D) графики потребовало размещения на видеокарте специализированной микросхемы – графического процессора, который берет на себя большую часть работы по формированию и обработке трехмерных образов и тем самым разгружает центральный процессор. Такую видеокарту в дальнейшем стали называть графическим ускорителем. Именно от типа графического процессора зависят производительность графического ускорителя и качество получаемого изображения. Кроме процессора видеокарта содержит и собственную оперативную память (видеопамять), объем которой всего лишь в два-четыре раза меньше объема оперативной памяти самого ПК.

Основные характеристики видеокарты:

1) Способ подключения к материнской плате.

Возможно подключение к материнской плате через шину PCI или AGP. Первый вариант широко использовался несколько лет назад применительно почти ко всем видеокартам. Однако с ростом производительности видеокарт пропускной способности шины PCI стало не хватать. На смену ей (но только для видеокарт) была разработана шина AGP (Accelerated Graphics Port – ускоренный графический порт).

2) Объем и тип видеопамяти.

Современные видеокарты имеют объем видеопамяти 32, 64, 128 или 256 мегабайт (Мбайт). Типы видеопамяти:

• SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) – синхронная динамическая память;
• SGRAM (Synchronous Graphics RAM) – синхронная графическая память разновидность памяти SDRAM, оптимизированная для графических операций;
• DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) – синхронная динамическая память с удвоенной скоростью передачи данных;
• DDR SGRAM (Double Data Rate SGRAM) – синхронная графическая память с удвоенной скоростью передачи данных.

3) Частота работы графического процессора и видеопамяти.

Следует отметить, что графический процессор и видеопамять работают на разной частоте: частота процессора – от 166 МГц, частота памяти – от 140 МГц. Чем выше частота, тем производительнее будет работать видеокарта. В некоторых видеокартах предусмотрена возможность повышения частоты («разгона») пользователем с помощью специальных драйверов. Но при этом для защиты видеокарты от перегрева может потребоваться дополнительный вентилятор.

4) Глубина цвета.

От этой характеристики видеокарты зависит количество цветов изображения, выводимых на экран монитора. Современные видеокарты поддерживают следующие режимы глубины цвета:

• Low Color – 8-разрядный цвет (256 цветов);
• High Color – 16-разрядный цвет (более 65 тысяч цветов);
• True Color – 32-разрядный цвет (более 16 миллионов цветов).

В играх чаще всего используются режимы Low Color и High Color, рабочими являются режимы High Color и True Color.

5) Разрешающая способность.

Разрешающая способность (разрешение) определяет максимальное количество точек, из которых может состоять графическое изображение. Эту характеристику описывают две величины: количество точек по горизонтали и по вертикали: 640×480, 800×600, 1024×768, 1280×1024, 1600×1200.

Монитор (дисплей) – устройство для визуального отображения информации на экране.

Виды мониторов:

1) По назначению:

· для домашнего ПК;

· для офисного ПК;

· профессиональные;

· специального назначения.

2) По воспроизведению цветов:

· монохромные (черно-белые);

· цветные.

3) По режиму работы:

· алфавитно-цифровые – могут работать только в текстовом режиме;

· графические – могут работать и в текстовом, и в графическом режиме.

4) По физическим принципам формирования изображения на экране:

· мониторы на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ);

· жидкокристаллические мониторы;

· газоплазменные мониторы;

· электролюминесцентные мониторы.

Последний принцип классификации мониторов является основным и во многом определяет характеристики монитора.

Мониторы на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ или Cathode Ray Tube, CRT) – это наиболее распространенный тип мониторов для ПК. Эти мониторы по принципу действия напоминают цветные телевизоры, но имеют чуть меньший размер и обладают очень четким изображением. В качестве устройства, формирующего изображение, используется ЭЛТ (кинескоп). Лицевая поверхность ЭЛТ изнутри покрыта люминофором – веществом, элементы (зерна) которого испускают свет при попадании на них разогнанных электронов. Каждая точка на экране монитора состоит из трех расположенных рядом друг с другом зерен люминофора. Каждое зерно из этой триады благодаря попаданию на него разогнанных электронов светится с определенной интенсивностью собственным цветом (красным, зеленым или синим – RGB). Общий результат свечения зерен такой триады виден человеческому глазу как цветная точка. Для того, чтобы разогнанные электроны попадали именно на те зерна триад, на которые нужно, перед ними установлен специальный металлический экран с проделанными в нем отверстиями, расположенными напротив зерен триад – маска.

Достоинства мониторов с ЭЛТ:

• невысокая стоимость;
• высокое быстродействие и хорошие цветовые возможности.

Недостатки мониторов с ЭЛТ:

• большие габариты и вес;
• высокое энергопотребление;
• «искривленная» поверхность экрана и, как следствие, геометрические искажения изображения;
• возможные проблемы с плохой фокусировкой, несведением лучей и мерцанием изображения;
• наличие разного рода вредных излучений.

Работа жидкокристаллических мониторов (Liquid Crystal Display, LCD) основана на изменении ориентации молекул жидких кристаллов (и, как следствие, изменении их оптических свойств) под воздействием внешнего электрического поля. Тонкий слой жидких кристаллов находится между двумя поляризаторами (горизонтальными и вертикальными электродами) и представляет собой матрицу миниатюрных жидкокристаллических элементов. Каждый жидкокристаллический элемент может светиться нужным цветом. В зависимости от способа управления элементами, различают мониторы с активной и пассивной матрицей. В мониторах с активной матрицей (TFT) каждый элемент имеет свой собственный управляющий транзистор. Вследствие этого изображение на TFT-мониторах способно меняться практически мгновенно. Мониторы с пассивной матрицей (DSTN) не имеют этой особенности, поэтому изображение на них меняется с «запаздыванием».

Достоинства LCD:

• малые габариты и вес;
• низкое энергопотребление;
• абсолютно плоская поверхность экрана;
• идеальная геометрия без каких-либо искажений, присущих мониторам с ЭЛТ;
• отсутствие проблем с плохой фокусировкой, несведением лучей и мерцанием изображения;
• медицинская и экологическая безопасность.

Недостатки LCD:

• высокая стоимость;
• маленький угол обзора, как по горизонтали, так и по вертикали;
• сравнительно меньшие быстродействие и цветовые возможности, чем у мониторов с ЭЛТ;
• высокая вероятность присутствия на экране одной или нескольких нефункциональных («мертвых») точек, постоянно светящихся одним цветом.

В газоплазменных мониторах между поляризаторами (горизонтальными и вертикальными электродами) находится инертный газ, области которого могут светиться под воздействием внешнего электрического поля.

Основные характеристики мониторов:

1) Размер экрана (диагональ) – это расстояние между противоположными углами монитора, измеряемое в дюймах: 15”, 17”, 19”, 20”, 21”. Следует отметить, что для мониторов с ЭЛТ размер видимого изображения почти на 1” меньше размера, заявленного в спецификации (часть экрана скрыта под пластмассовой экранной окантовкой).

2) Шаг точки (полосы) – 0,24 − 0,28 мм. Чем меньше, тем лучше.

3) Разрешение (разрешающая способность) – максимальное количество точек, из которых может состоять графическое изображение. Эту характеристику описывают две величины: количество точек по горизонтали и по вертикали: 800×600, 1024×768, 1280×1024, 1600×1200. Разрешение монитора, прежде всего, зависит от: размера экрана, шага точки. Разрешение монитора должно соответствовать разрешению видеокарты.

4) Частота кадровой развертки – частота смены кадров на экране монитора (обновления экрана), измеряемая в герцах (Гц). Должна быть не ниже 85 Гц, чем больше, тем лучше (следует отметить, что разницу между частотами в 110 Гц и выше человеческий глаз определить не в силах). Частота кадровой развертки монитора должна соответствовать частоте работы видеокарты.

5) Стандарт безопасности – это международный стандарт, который определяет соответствие монитора: нормам допустимых излучений, безопасности, эргономики и энергосбережения. Наиболее распространенными являются следующие стандарты (перечислены в порядке ужесточения требований к безопасности):

· MPR II;

· TCO’92;

· TCO’95;

· TCO’99.

Первые в мире обоснованные стандарты безопасности монито­ров появились в Швеции. Еще в начале 80-х годов Национальный де­партамент стандартов Швеции совместно с Институтом расщепляющихся материалов разработали первую систему стандартов MRP I.

С 1990 года используется стандарт MRP II. В соответствии с MRP II уровень электростатического поля и электромагнитных из­лучений на расстоянии 50 см от монитора не должен превышать порогов, которые считаются безвредными для здоровья человека. Сегодня практически все мониторы, производимые в мире, обяза­тельно соответствуют стандарту MPR II. В MPR II также нормирова­ны следующие визуальные параметры: цвет фона и символов, яр­кость экрана и курсора, средняя яркость и ее равномерность, дрожание изображения и критическая частота мерцания, размеры и искажения символов, четкость изображения и требования к анти­бликовому покрытию экрана.

Параллельно с разработкой MPR II Шведская федерация проф­союзов (ТСО) и Национальный совет индустриального и техниче­ского развития Швеции (NUTEK) ввели систему стандартов ТСО, первым из которых был ТСО-92. В отличие от MPR II, измерение уровня вредных излучений и их ограничение ведется на расстоя­нии 30 см от экрана.

В 1995 и 1999 годах появились версии ТСО-95 и ТСО-99, рас­ширенные экологическими требованиями (см. рис.). Кроме этого, в ТСО-99 впервые было установлено обязательное требование по частоте развертки — не менее 85 Гц, а пороговые уровни излу­чений снижены на 10% по сравнению с ТСО-95. На сегодняшний день стандарт ТСО-99 считается наиболее совершенным, и поло­вина выпускающихся в мире мониторов соответствует его требо­ваниям. Дальнейшее развитие стандартов ТСО уже не связано с ужесточением требований по уровню излучений, даже в послед­ней версии — ТСО-03.

Производители мониторов: NEC, Samsung, Sony, ViewSonic, LG, Compaq, Daewoo и др.

Date: 2021-11-17; view: 715; Нарушение авторских прав

Акустическая подсистема ПК включает в себя:

• аудиоадаптер;
• аудиосредства ввода звуковых сигналов (микрофон и др.);
• аудиосредства вывода (наушники, колонки и др.).

Аудиоадаптер (звуковая плата, звуковая карта, аудиокарта, soundcard) –это устройство, выполняющее вычислительные операции, связанные с обработкой звуковых сигналов. Конструктивно аудиоадаптер может быть:

• отдельной платой;
• платой, интегрированной (встроенной) в чипсет на материнской плате.

Для сопряжения ПК с аудиосредствами ввода-вывода звуковых сигналов звуковая карта имеет два входа и один или два выхода.

Основные элементы конструкции звуковой карты:

• цифро-аналоговый и аналогово-цифровой преобразователь (ЦАП/АЦП) – обеспечивает работу с «цифровым» звуком: переводит «цифровой» звук в аналоговую форму и обратно;
• синтезатор – обеспечивает работу с синтезированным (MIDI) звуком;
• микросхема, обеспечивающая обработку (компрессию и декомпрессию) «сжатого» звука;
• специальная микросхема, обеспечивающая объемное 3D звучание (имеется не на всех картах);
• модуль спецэффектов (имеется не на всех картах).

Технические характеристики звуковых карт:

1) Разрядность – количество битов, используемых при преобразовании сигналов из аналоговой формы в цифровую и обратно. Чем выше разрядность, тем меньше погрешность, связанная с оцифровкой звука, тем выше качество звучания. Минимальным требованием являются 16 разрядов, наибольшее распространение имеют 20 и 24 -разрядные карты.

2) Максимальная воспроизводимая частота – для получения стереозвука высокого качества необходима частота не менее 44 кГц (килогерц).

3) Отношение сигнал/шум (SNR) – это число, выраженное в децибелах (дБ), характеризующее разницу между уровнем собственных шумов звуковой карты и уровнем некоторого номинального звукового сигнала. Это число может быть и отрицательным, и положительным. Чем больше абсолютное значение этого числа, тем более качественным является звук. Минимальное требование – минус 75 дБ, желательно – минус 90 дБ.

4) Коэффициент гармонических искажений – характеристика, определяющая количество гармонических искажений звуковой карты, указывается в % от величины звукового сигнала. Чем больше этот коэффициент, тем сильнее будет отличаться воспроизведение звуков от их «живых» аналогов. Требование – не более 0,01 %.

Производители: Creative Labs, Genius, Terratec, Yamaha, и др.

Наушники и колонки предназначены для качественного воспроизведения звука, поступающего как напрямую, с выхода звуковой карты ПК или с внешнего аудиовыхода привода CD, так и через внешний усилитель.

Технические характеристики этих устройств, определяющие качество воспроизведения звука:

1) Чувствительность – число, выраженное в децибелах (дБ), характеризующее способность устройства развивать высокое звуковое давление. Чем больше чувствительность, тем громче устройство воспроизводит звуки или музыку. Значение этой характеристики для хороших наушников достигает 106 дБ. Для колонок – варьирует от 85 до 93 дБ.

2) Диапазон воспроизводимых частот – интервал частот, внутри которого устройства сохраняют свои основные характеристики, измеряется в герцах (Гц) и килогерцах (кГц). Диапазон для наушников – от 5 Гц до 35 кГц, диапазон для колонок – от 35 Гц до 22 кГц. Следует помнить, что диапазон частот, слышимых человеком гораздо уже – от 30 Гц до 16 кГц.

Виды наушников:

1) По принципу передачи на них сигнала:

· проводные;

· беспроводные.

Беспроводные бывают разных типов: одни работают на инфракрасных лучах, другие получают сигнал по радиоканалу на частоте УКВ.

2) По конструктивным особенностям:

· закрытые – в них излучатель помещен в полностью закрытый корпус, и ухо слушателя целиком изолировано от окружающих звуков и шумов; недостатки этого типа: более слабые возможности по воспроизведению широкого стереофонического пространства и чуть искаженное звучание;

· открытые – излучатель находится практически в свободном пространстве; недостаток – звук слышен окружающим;

· полуоткрытые.

При выборе наушников следует обратить внимание на особенности, значительно влияющие на удобство пользования ими: жесткость оголовья, воздухопроницаемость, длина кабеля, подключение кабеля (с двух сторон, по проводу на каждую чашечку, или с одной стороны, а затем, уже внутри оголовья, ко второй чашечке), вес наушников, прилегание к голове, возможность складывания, наличие регулятора громкости.

Специальные виды наушников: наушники, способные воспроизводить «окружающее» звучание – в них используется не два излучателя (по одному на чашечку), а четыре (по паре на чашечку): один излучатель расположен чуть впереди, а другой чуть позади уха слушателя; гарнитура – наушники с микрофоном.

Производители: производители высококачественных наушников – AKG Acoustics, Audio-Technica, Beyerdynamic, Grado, Koss, MB Quart, Stax; производители наушников среднего класса – JVC, Kenwood, Philips, Pioneer, Sony, Thompson, Technics.

Виды колонок:

1) По наличию встроенного усилителя мощности:

· пассивные;

· активные.

В пассивных встроенный усилитель мощности не предусмотрен. Поэтому подача на них сигнала напрямую со звуковой карты или с выхода привода CD невозможна. Необходимо использовать внешний усилитель и подавать сигнал на колонки уже с него. Активные колонки имеют встроенный усилитель мощности.

2) По месту установки:

3) По числу динамиков в колонке:

• двухполосные;
• трехполосные.

В двухполосных колонках два динамика – для воспроизведения высоких и низких частот; в трехполосных к ним добавлен еще один – для воспроизведения средних частот. Кроме этого в колонках обязательно предусмотрен один (в двухполосных) или два (в трехполосных) разделительных фильтра – кроссовера. Эти фильтры пропускают к каждому из динамиков только те частоты сигнала, которые должны воспроизводиться данным динамиком.

Сабвуфер – это специальная колонка с одним достаточно большим динамиком, предназначенная для воспроизведения самых низких частот звукового сигнала (басов). Сабвуферы, как и обычные колонки бывают активными и пассивными.

Колонки с USB-интерфейсом – это комплект колонок, часто включающий в себя сабвуфер, с возможностью подключения к ПК через USB-порт. Эти колонки не требуют наличия в ПК звуковой карты, т.к. преобразование сигнала из цифровой формы в аналоговую происходит в самих колонках – они содержат в своем составе ЦАП.

Производители: Altec Lansing, Aiwa, Creative Labs, Genius, Jazz Hipster, Philips, Sony, Yamaha и др.

Клавиатура. Мышь.

Клавиатура (keyboard) – это устройство для ввода: символьных данных, команд, управляющих сигналов.

Конструктивно клавиатура представляет собой набор клавиш, закрепленных в пластмассовом корпусе. Непосредственное управление клавиатурой осуществляет контроллер клавиатуры, подключаемый к материнской плате. Функции контроллера:

Стандартная клавиатура имеет 100 клавиш, функционально распределенных на следующие группы:

1. Алфавитно-цифровые клавиши – предназначены для ввода символов: букв, цифр, знаков препинания, арифметических символов, специальных символов. Каждая клавиша этой группы может работать в нескольких режимах (регистрах). Переключение между режимами осуществляется с помощью специальных клавиш, таких как Shift, Alt, Ctrl, Caps Lock.

2. Функциональные клавиши (F1-F12)− их предназначение зависит от выполняемой в текущий момент программы. Общепринятым для большинства программ является соглашение о том, что клавиша F1 вызывает справочную систему.

3. Специальные клавиши– Esc, Tab, Caps Lock, Shift, Ctrl, Alt, Backspace, Enter, Print Screen, Scroll Lock, Pause/Break.

4. Клавиши управления курсором– Insert, Delete, Home, End, Page Up, Page Down, клавиши со стрелками.

5. Клавиши дополнительной (малой цифровой) клавиатуры.

Практически все современные клавиатуры имеют 3 специальные клавиши, предназначенные для ускорения работы с операционной системой Windows. Они расположены в нижней части клавиатуры, рядом с клавишами Ctrl и Alt. Кроме этого, у некоторых моделей современных клавиатур есть дополнительные клавиши, которые можно условно разделить на три группы:

· клавиши управления питанием ПК: включение/выключение ПК, перевод ПК в «спящий» режим и обратно;

· клавиши управления программами Internet: открыть браузер, запустить программу электронной почты и т.д.;

· мультимедиа-клавиши: запуск/остановка воспроизведения компакт-диска, выключить звук, увеличить/уменьшить громкость, перейти к следующей/предыдущей песне и т.д.

Виды клавиатур:

1. По механизму функционирования клавиш:

· мембранные;

· полумеханические;

· механические.

При нажатии клавиши на клавиатуре мембранного типа замыкается пара мембран – гибких контактов на пластиковой пленке. Возврат клавиш осуществляется с помощью размещенных под ними маленьких резиновых полусфер. В полумеханических клавиатурах используются более долговечные и нестирающиеся металлические контакты. Отличительной особенностью механических клавиатур является то, что клавиша возвращается с помощью пружины. Мембранные клавиатуры имеют мягкое нажатие, низкий уровень шума: однако они менее долговечны, чем механические и полумеханические.

2. По способу подключения к ПК:

Проводные клавиатуры подключаются к системному блоку через коммуникационный порт (разъем PS/2 или USB) с помощью гибкого кабеля. Передача сигналов от беспроводных клавиатур осуществляется инфракрасным лучом.

Характеристики клавиатуры:

1. Раскладка клавиатуры – схема закрепления символов национального алфавита (кириллицы) за конкретными алфавитно-цифровыми клавишами.
2. Цвет символов национального алфавита (кириллицы) – может совпадать с цветом символов английского алфавита (черный) или не совпадать (красный).
3. Уровень электромагнитного излучения. Хорошая клавиатура должна соответствовать американскому стандарту FCC.
4. Повтор вводимого символа – определяется двумя параметрами:
• задержкой перед началом повтора;
• скоростью повтора.

5. Частота мерцания курсора.

Примечание: две последние характеристики клавиатуры можно настроить с помощью операционной системы.

Специальные клавиатуры:

• Эргономичные клавиатуры – оптимально приспособленные к физиологии человека; имеют развернутые под небольшим углом вертикальные ряды клавиш, относящиеся к зоне действия каждой руки (пользователь избавлен от необходимости держать кисти рук параллельно друг другу); могут иметь немного выгнутый корпус (это позволяет пользователю не держать кисти рут параллельно плоскости стола); имеют подставку для кистей рук.
• Клавиатуры с отделяемым блоком малой цифровой клавиатуры.
• Клавиатуры со встроенным сенсорным экраном.
• Клавиатуры со встроенным трекболом.
• Клавиатуры со встроенным динамиком.

Мышь(mouse) – устройство ввода команд, позволяющее быстро и точно переместить указатель мыши (курсор) в необходимую точку экранного пространства и подтвердить/отменить те или иные действия.

Конструктивно мышь представляет собой небольшое устройство, которое удобно ложится под руку человека. Большинство мышей имеет в верхней части корпуса две кнопки. Есть модели, имеющие третью – программируемую кнопку, которая располагается в верхней или боковой части корпуса. Кроме того, мышь может иметь средство прокрутки изображения в виде кнопки-качельки, рычажка или колесика. Самый удобный вариант – колесико, причем в большинстве случаев его можно не только вращать, но и нажимать на него, как на отдельную кнопку. Есть модели с двумя колесиками – одно для вертикальной, а другое для горизонтальной прокрутки.

Виды мышей:

1. По технологии отслеживания перемещения:

• оптико-механические;
• оптические.

Оптико-механическая мышь отслеживает свое перемещение на рабочей поверхности с помощью специального шарика, расположенного в нижней части корпуса мыши. При движении такой мыши по поверхности шарик поворачивает пару роликов, ответственных за горизонтальное и вертикальное перемещение указателя мыши. Эти ролики, в свою очередь, передают сигнал о перемещении мыши на оптические датчики.

Оптическая мышьопределяет свое перемещение путем высокоскоростного сканирования поверхности, на которой она находится. Сканирование производит небольшой источник/приемник света, расположенный в нижней части корпуса мыши.

Оптико-механические мыши просты, недороги, но чувствительны к загрязнению. Оптические более долговечны, практически нечувствительны к загрязнению, обладают более высокой точностью позиционирования указателя; их недостатки: высокая цена (особенно на качественные модели), чувствительность к поверхности (например, на зеркале оптическая мышь работать «не захочет»).

2. По способу подключения к ПК:

Проводные мыши подключаются к системному блоку через коммуникационный порт (разъемы COM, PS/2 или USB) с помощью гибкого кабеля. Беспроводные мыши бывают двух видов: с радио- и инфракрасным передатчиком.

Параметры мыши, которые можно настраивать с помощью операционной системы:

1. Функции кнопок – закрепление основных функций за левой (по умолчанию) или правой кнопкой мыши.
2. Скорость выполнения двойного щелчка.
3. Залипание кнопки мыши – позволяет выполнять выделение и перетаскивание без удерживания кнопки нажатой.
4. Вид указателя мыши – стрелка, песочные часы, крестик, …
5. Чувствительность – величина перемещения указателя на экране.
6. Величина прокрутки – прокрутка на несколько строк текста или на один экран.

Date: 2021-11-17; view: 209; Нарушение авторских прав

Устройства печати

Существует несколько типов устройств, обеспечивающих получение твердой копии электронного документа на бумаге или другом материале. Наибольшее распространение получили два типа таких устройств: принтеры и плоттеры.

Печатающие устройства (принтеры) — это устройства вывода данных из компьютера, формирующие изображение на бумаге или ином аналогичном материале, например, прозрачной пленке, применяемой для размножения документов типографским способом.

Принтеры различаются:

• по принципу работы;
• по качеству воспроизведения изображения;
• по разме­ру бумаги, на которой они могут воспроизводить изображение;
• по возможности печати цветных или только черно-белых изображений;
• по производительности (скорости печати).

В составе принтера можно выделить:

• электромеханический агрегат, обеспечивающий формирование изображения, продвижение носителя изображения (бумаги или пленки), подачу красителя и его закрепление на носителе;
• электронную часть, включающую электронную схему управления, буферное запоминающее уст­ройство;
• другие устройства, расширяющие возможности принтера.

Основной характеристикой принтера, определяющей качество получаемого изображения, является разрешающая спо­собность, измеряющаяся числом элементарных точек (dots), которые помешаются на одном дюйме — dots per inch (dpi). Чем выше разре­шающая способность, тем точнее воспроизводятся детали изображе­ния. Современные принтеры обеспечивают разрешение от 200 до 2880 dpi.

Еще одной важной характеристикой является производительность принтера, которая измеряется количеством страниц, изготовляемых принтером в минуту — page per minute (ppm). Обычно производитель­ность указывается для страниц формата А4.

По принципу работы различают следую­щие виды принтеров:

• матричные;
• струйные;
• лазерные.

В матричном принтере изображение выводится на бумагу с по­мощью специальной движущейся головки, в которой несколько (9, 24 или 48) иголок, наносящих удары по листу бумаги через красящую ленту. Матричные принтеры с небольшим количеством иголок име­ют разрешение на уровне 140−200 dpi, более качественные — 24-игольчатые — до 360 dpi. Иголки, расположенные в печатающем узле, управляются электромагнитом. Печатающий узел пе­редвигается по горизонтали и управляется шаговым двигателем. Во время продвижения печатающего узла по строке на бумаге появляют­ся отпечатки символов, состоящие из точек. В памяти принтера хра­нятся коды отдельных символов. Эти коды определяют, какие игол­ки следует активизировать для печати определенного символа.

Матричные принтеры, несмотря на все свои недостатки (низкая скорость печати, высокий уровень шума, низкое качество печати графики и текста и др.), находят применение в различных органи­зациях (в банках, пунктах обмена валюты, паспортно-визовых служ­бах и др.) для печати финансовых и отчетных документов из-за вы­сокой надежности печати от фальсификации. В матричных принте­рах краска «вбивается» иголками в бумагу, и поэтому подделать та­кой документ сложнее.

В струйных принтерах красящее вещество (чернила) из специ­альной емкости выдувается на бумагу с помощью системы капил­лярных распылителей (сопел), число которых в среднем от 16 до 400, а в некоторых моделях цветных струйных принтеров и более 400.

Струйные принтеры используют два метода распыления чер­нил: пьезоэлектрический метод (фирма Epson) и метод газовых пу­зырьков (фирма Hewlett Packard). В первом случае распыление чернил выполняет специальная диафрагма, на которую воздействует пьезоэлемент. Во втором случае, при методе газовых пузырьков, каж­дый распылитель оборудован нагревающим элементом. При про­хождении сквозь элемент микросекундного импульса тока черни­ла нагреваются до температуры кипения, и образуются пузырьки, выдавливающие чернила из распылителя на бумагу.

Цветная печать выполняется путем смешивания чернил разных цве­тов в определенных пропорциях, поэтому принтеры оснащаются картриджами с разными цветами чернил. Цветная точка получается смешением в заданных пропорциях красителей четырех основных цветов: голубого, пурпурного, желтого и черного (CMYK), выстреливаемого из разных сопел. Печатающий узел про­ходит по одному месту листа несколько раз, нанося нужное коли­чество чернил разного цвета. После смешивания чернил на листе появляется участок нужного цвета.

К достоинствам струйных принтеров можно отнести: высокое разрешение, которое зависит от числа сопел в головке и составляет от 300 до 1200 dpi; высокую скорость печати (до 10 ppm); бесшум­ность работы.

Основными недостатками является высокая стоимость расходных материалов и возможность засыхания красителя в сопле, что заставляет преждевременно заменять весь печатающий блок. Иногда, при нанесении большого объема красителя, бумага коробится.

Лазерные принтеры являются самыми перспективными прин­терами, обеспечивающими высокое качество (черно-белой) печа­ти при сравнительно низкой стоимости 1 копии документа.

Элементами лазерного принтера являются: источник света (ла­зер), светочувствительный барабан (фотобарабан), красящий поро­шок (тонер) и блок термического закрепления тонера.

В лазерных принтерах реализован метод электрофотографи­ческой печати. Под воздействием света на соответствующих уча­стках фотобарабана скапливается электрический заряд. Источник света — лазер точечно наэлектризовывает барабан со светочувствительным покрытием. Для того чтобы покрыть всю область печати по ширине листа, луч отклоняется подвижной опти­ческой системой, состоящей из линз и зеркал. Частицы тонера при­липают к заряженным участкам барабана, после этого барабан кон­тактирует с листом бумаги, электрический заряд которого противо­положен заряду барабана. В результате частицы тонера переходят на бумагу. В блоке термического закрепления тонер закрепляется на бумаге под воздействием температуры и давления.

При цветной печати изображение формируется смешиванием тонеров разного цвета за 4 прохода листа через печатающий меха­низм. При каждом проходе на бумагу наносится определенное ко­личество тонера одного цвета. Цветной лазерный принтер является сложным электронным устройством с 4 емкостями для тонера, опе­ративной памятью, процессором и жестким диском, что соответст­венно увеличивает его габариты и стоимость, именно поэтому цвет­ная лазерная печать пока не находит широкого применения.

По конструкции печатающие узлы лазерных принтеров подраз­деляются на раздельные и совместные. В «раздельном» варианте картридж содержит только тонер, а бара­бан встроен в принтер, при этом используется барабан с большим ресурсом печати (до 100 000 листов). В другой конструкции фотобарабан встроен в картридж и меняет­ся каждый раз при замене картриджа.

Преимущества монохромной лазерной печати по сравнению со струйной заключаются в более высоком качестве печати текста, стойкости отпечатков к воздействию влаги и света, низкой стоимо­сти печати, а также более высокой скорости печати (до 40 ррm).

Существуют и активно развиваются устройства электрофотогра­фической печати, в которых вместо лазера используется светоди­одная линейка (светодиодные принтеры). Барабан проворачивает­ся вокруг своей оси, и на нем за счет включения/выключения светодиодов по сигналам от электроники принтера формируются зо­ны с противоположным электрическим зарядом, соответствующие изображению. В дальнейшем принцип печати аналогичен печати лазерного принтера

Редкие типы принтеров:

· Светодиодные принтеры — это разновидность лазерных принтеров, но вместо лазерной системы изображение проеци­руется на светочувствительный барабан с помощью линейки светодиодов (содержащей до 15 330 диодов), т.е. линейка фор­мирует сразу всю строку светочувствительного барабана. Все качества лазерного принтера сохраняются.

· Термопринтеры, изображение в которых получается с по­мощью нагревательных элементов головки на специальной тер­мобумаге (по этому принципу работает выводящее устройство факсимильного аппарата). Недостаток такого принтера — бу­мага, которая чернеет при нагревании и неудобна в эксплуата­ции. Термопринтеры продолжают использоваться в мобиль­ных системах благодаря их компактности.

· Термовосковые принтеры − по принципу действия близки к термопринтерам, но нагреванию подвергается не бумага, а специальная цветная лента. С поверхности ленты испаряется краситель, благодаря чему на обычной бумаге остается отпе­чаток. Качество печати у таких принтеров выше, чем у струй­ных, но в эксплуатации такие принтеры очень дороги.

· Лепестковые (литерные) принтеры — изображение в них получается ударным способом, как в матричных принтерах. Однако по красящей ленте ударяют не иголки, а «лепестки» с выдавлен­ными на них символами (по типу механической печатающей машинки). Такие принтеры могут печатать толь­ко текст и используют ограниченный набор символов. Лепест­ковая технология реализована во многих электронных пишу­щих машинках.

· Грифельные принтеры — по принципу действия похожи на струйные принтеры. Только в качестве красителя в них выступают не чернила, а твердые мелки, которые сначала расплавляются, а затем выпрыскиваются на бумагу. Так производители пыта­ются бороться с основным недостатком струйной технологии — засыханием и засорением сопел печатающей головки.

Плоттеры (графопостроители) используются, в основном, для вывода графической информации — чертежей, схем, диаграмм и т.п. Основное достоинство плоттеров заключается в том, что они предназначены для получения изображения на бумаге боль­шого формата, например, А1.

Плоттеры делятся на два больших класса:

В векторных плоттерах пишущий узел перемещается относитель­но бумаги сразу по вертикали и горизонтали, вычерчивая на бумаге непрерывные кривые в любом направлении. В растровых плоттерах пишущий узел перемещается относительно бумаги только в одном направлении, и изображение формируется строка за строкой из по­следовательности точек.

Векторные плоттеры используют для рисования узел, который называется пером. В качестве пера используются перья с чернилами, фибровые и пластиковые стержни (фломастеры), карандашные гри­фели и мелки или шариковые узлы однократного и многоразового действия. Перьевые плоттеры обеспечивают высокое качество как однотонных, так и цветных изображений, но имеют невысокую ско­рость работы. Постепенно перьевые и шариковые узлы плоттеров вытесняются струйными узлами, которые аналогичны узлам струй­ных принтеров. Для получения очень высокого качества печати элек­тростатические плоттеры используют специальную бумагу, на ко­торой создается потенциальный электростатический рельеф изображения. На бумагу наносится слой красителя, осаждающийся только на рельеф.

Растровые плоттеры могут иметь струйный или лазерный пи­шущий узел. Их основное отличие от принтеров с подобным прин­ципом работы состоит в ширине обрабатываемого изображения.

Сканеры

До появления электронных носителей информации основным средством сохранения документов являлась бумага. Перевод бумаж­ных документов в электронные копии позволяет сохранять их практически вечно. Кроме того, развитие компьютерных сетей позволяет об­мениваться информацией только в электронном виде. Поэтому устройства, преобразующие бумажные документы в электронные копии и снабженные системами автоматического распознавания тек­ста, являются необходимыми элементами создания систем безбумаж­ной технологии.

Наиболее распространенными устройствами для решения зада­чи перевода бумажных документов в электронные копии являются сканеры. Сканер— это устройство, предназначен­ное для ввода в ПК черно-белых или цветных графических изображений.

При сканировании объект освещается ксеноновой лампой и про­ецируется посредством набора линз на специальную светочувстви­тельную матрицу, которая выра­батывает аналоговый сигнал в зависимости от интенсивности отображения сканируемого объекта. Аналоговый сигнал преобразовы­вается в цифровой и передается в память ПК. Сканированное изображение (битовая карта) обрабатываются с помощью специального программного обеспече­ния (например, для распознавания текста — программа FineReader), и сохраняются в виде текстового или графического файла.

Сканеры весьма разнообразны, и их можно классифициро­вать по целому ряду признаков. Прежде всего, сканеры бывают чер­но-белые и цветные.

Черно-белые сканеры могут считывать и полутоно­вые изображения ( до 256 гра­даций серого цвета). В цветных сканерах сканируемое изображение освещается через вращающийся светофильтр, воспринимающий последовательно три основных цвета, или тремя последовательно зажи­гаемыми лампами красного, зеленого и синего цветов (RGB).

Следующая важная характеристика сканеров − разрешающая спо­собность, измеряемая количеством различаемых точек на дюйм изображения (dpi) и составляющая от 75 до 1600 dpi. Высокое разрешение необходимо для комфортного визуального восприятия. Для нормаль­ной работы программ распознавания образов и, в частности, распоз­навания текстов, которыми снабжаются сканеры, вполне достаточ­но разрешающей способности в 300—600 dpi. Разрешение необходимо выбирать индивидуально для каждого конкретного использования сканируемого изображения. Увеличение разрешения резко увеличивает размер файла, в котором сохраняется изображение, это может вызвать затруднения при его пересылке и хранении.

При больших объемах сканирования очень важное значение приобретает скорость сканирования документа. Она может измерять­ся в миллиметрах в секунду, но на практике чаще используется количество секунд, затрачиваемое на сканирование одной страницы. Необходимо отметить, что скорость сканирования цветных изобра­жений значительно ниже, чем черно-белых. Снижается скорость сканирования и при увеличении разрешающей способнос­ти сканера.

Конструктивно сканеры делятся на три типа:

• ручные,
• планшет­ные,
• роликовые.

Ручные сканеры перемещаются по поверхности оригинала вручную. Они выполнены в виде блока с рукояткой,

который «про­катывают» по изображению. За один проход сканируется лишь часть изображения, так как ширина сканирования не превышает 105 мм. Все изображение сканируется в несколько проходов. Специальное программное обеспечение, поставляемое вместе со сканерами, позво­ляет совмещать части отсканированного изображения. Ручные сканеры имеют малые габариты и низкую стоимость и позволяют сканировать изображения любого размера, но могут возникать искажения при совмещении частей изображения.

Планшетные сканеры являются наиболее распространенным ти­пом сканера. В них сканирующая головка (линейка светодиодов) движется относительно неподвижного оригинала, который помеша­ется на прозрачное стеклянное основание. Достоинство таких сканеров заключается в том, что с их помощью можно сканировать и листовые, и сброшюрованные документы (книги). Скорость скани­рования таких сканеров составляет 2−10 секунд на страницу формата А4. К недостаткам планшетных сканеров можно отнести необходимость ручного позиционирования каждой страницы оригинала.

Роликовые (барабанные) сканеры используются для пакетной обработки листо­вых документов. В них подача очередного листа для сканирования происходит автоматически. Сканирующая головка в таких сканерах неподвижна, а лист оригинала перемещается относительно нее. К недостаткам роликовых сканеров можно отнести проблему вырав­нивания листов и сложность работы с листами нестандартного раз­мера.

Кроме перечисленных видов существуют: слайд-сканеры − специализированные устройства для ввода изображений с фотопленки; портативные сканеры − по размеру они сопоставимы с толстым маркером, их можно использовать отдельно от компьютера (имеется собственная память), информация вводится построчно; штрих-сканеры − для считывания штрих-кодов..

Date: 2021-11-17; view: 919; Нарушение авторских прав