Лабораторная работа: Подключение оборудования к системному блоку

Лабораторная работа: Подключение оборудования к системному блоку

Лабораторная работа № 1.

Подключение оборудования к системному блоку

Цель: изучение основных компонентов персонального компьютера и основных видов периферийного оборудования, способов их подключения, основных характеристик (название, тип разъема, скорость передачи данных, дополнительные свойства). Определение по внешнему виду типов разъемов и подключаемого к ним оборудования.

Оборудование: макет системного блока, монитор, клавиатура, мышь, кабели в комплекте, периферийные устройства с различными типами разъемов (принтер, модем и др.).

Изучив свой рабочий компьютер, теперь я знаю основные его компоненты.

В нем имеются следующие разъемы: PS/2 для подключения мыши, 4 разъема USB, к ним в моем компьютере подключены: Flash-карта, Card reader, моб. телефон и т.д. , LPT разъем - служит для подключения принтера, еще бывают СОМ-разъемы (мышь или модем).

Вопросы к защите:

1.  Классификация ЭВМ

Число классификаций ЭВМ велико, и они постоянно обновляются и совершенствуются.

Классификация по назначению.

Это один из наиболее ранних методов классификации. Он связан с тем, как компьютер применяется. По этому принципу различают:

Ø  Большие ЭВМ.

Ø  Мини-ЭВМ.

Ø  Микро-ЭВМ.

Ø  Персональные компьютеры (ПК).

Классификация по уровню специализации.

По уровню специализации компьютеры делятся на универсальные и специализированные.

На базе универсальных компьютеров можно собирать вычислительные системы произвольного состава.

Специализированные компьютеры предназначены для решения конкретного круга задач. К таким компьютерам относятся, например, бортовые компьютеры автомобилей, судов, самолетов, космических аппаратов.

Классификация по типоразмерам.

-   Настольные модели распространены наиболее широко. Они являются принадлежностью рабочего места. Эти модели отличаются простотой изменения конфигурации за счет несложного подключения дополнительных внешних приборов или установки дополнительных внутренних компонентов.

-   Портативные модели удобны для транспортировки. С портативным компьютером можно работать при отсутствии рабочего места.

-   Карманные модели выполнят функции «интеллектуальных записных книжек», позволяют хранить оперативные данные и получать к ним быстрый доступ.

-   Мобильные вычислительные устройства сочетают в себе функции карманных моделей компьютеров и средств мобильной связи.

Классификация по совместимости.

От совместимости зависит взаимозаменяемость узлов и приборов, предназначенных для разных компьютеров, возможность переноса программ с одного компьютера на другой и возможность совместной работы разных типов компьютеров с одними и теми же данными.

-   Аппаратная совместимость

-   Программная совместимость

-   Совместимость на уровне данных

-   Совместимость на уровне операционной системы

Классификация по типу используемого процессора.

Тип используемого процессора в значительной мере характеризует технические свойства компьютера.

2.  Типовая аппаратная конфигурация компьютера

Конфигурацию компьютера (состав оборудования) можно гибко изменять по мере необходимости. Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В таком комплекте компьютер обычно поставляется. Понятие базовой конфигурации может меняться. В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства:

-  системный блок;

-  монитор;

-  клавиатуру;

-  мышь.

Системный блок

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, называют внешними. Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения данных, также называют периферийными.

Внутренности системного блока:

-   Материнская плата

-   процессор

-   микропроцессорный комплект (чипсет)

-   шины

-   оперативная память

-   ПЗУ

-   Жесткий диск

-   Дисковод компакт-дисков cd-rom

-   Видеокарта (видеоадаптер)

И т.д. (зависит от комплектации, модели, серии…)

Монитор

Монитор — устройство визуального представления данных. Это не единственно возможное, но главное устройство вывода. Его основными потребительскими параметрами являются: размер, максимальная частота регенерации изображения, класс защиты.

Размер монитора измеряется между противоположными углами трубки кинескопа по диагонали. Единица измерения — дюймы. Стандартные размеры: 14"; 15"; 17"; 19"; 20"; 21". В настоящее время наиболее универсальными являются мониторы размером 17 и 19 дюймов, а для операций с графикой желательны мониторы размером 19-21 дюйм.

Частоту регенерации изображения измеряют в герцах (Гц). Чем она выше, тем четче и устойчивее изображение, тем меньше утомление глаз, тем больше времени можно работать с компьютером непрерывно

Клавиатура

Клавиатура — клавишное устройство управления персональным компьютером. Служит для ввода алфавитно-цифровых (знаковых) данных, а также команд управления. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший интерфейс пользователя. С помощью клавиатуры управляют компьютерной системой, а с помощью монитора получают от нее отклик.

Клавиатура относится к стандартным средствам персонального компьютера. Ее основные функции не нуждаются в поддержке специальными системными программами (драйверами). Необходимое программное обеспечение для начала работы с компьютером уже имеется в микросхеме ПЗУ в составе базовой системы ввода-вывода (BIOS), и потому компьютер реагирует на нажатия клавиш сразу после включения. Стандартная клавиатура имеет более 100 клавиш, функционально распределенных по нескольким группам: группа функциональных клавиш включает двенадцать клавиш (от F1 до F12). Группа алфавитно-цифровых клавиш предназначена для ввода знаковой информации и команд, набираемых по буквам, служебные клавиши PRINT SCREEN, SCROLL LOCK и PAUSE/BREAK, две группы клавиш управления курсором, группа клавиш дополнительной панели и т.д.

Мышь

Мышь — устройство управления манипуляторного типа. Представляет собой плоскую коробочку с двумя-тремя кнопками. Перемещение мыши по плоской поверхности синхронизировано с перемещением графического объекта (указателя мыши) на экране монитора. Мышь, в отличие от клавиатуры, не является стандартным органом управления, и персональный компьютер не имеет для нее выделенного порта. Для мыши нет и постоянного выделенного прерывания, а базовые средства ввода и вывода (BIOS) компьютера, размещенные в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), не содержат программных средств для обработки прерываний мыши. Хотя мышь и не имеет выделенного порта на материнской плате, для работы с ней используют один из стандартных портов, средства для работы с которыми имеются в составе BIOS, о котором мы недавно упоминали (PS/2, СОМ)

3.  Основные характеристики системного блока

Наиболее "весомой" частью любого компьютера является системный блок (иногда его называют компьютером, что является недопустимой ошибкой). Внутри него расположены блок питания, плата с центральным процессором (ЦП), видеоадаптер, жесткий диск, дисководы гибких дисков и другие устройства ввода / вывода информации. Зачастую видеоадаптер и контроллеры ввода/ вывода размещены прямо на плате ЦП. В системном блоке могут размещаться средства мультимедиа: звуковая плата и устройство чтения оптических дисков - CD-ROM.

4.  Основные характеристики монитора

Со времени использования монитора для наглядного вывода данных произошло большое конструктивное усовершенствование его функций. Если сначала в качестве монитора использовалась электронно-лучевая трубка обычного телевизионного приемника, то в дальнейшем требования к нему увеличились. В частности, в монохромном стандарте MDA разрешающая способность составляла 720x350 пикселей. В следующем, цветном стандарте CGA, созданном в 1982 году - 640x200 пикселей, EGA 1984 года - 640x350, VGA 1987 года - 640x480, SVGA - 800x600. Сейчас стандартные возможности монитора - 1024x768 при 32-битном представлении цвета, возможно дальнейшее распространение разрешения 1280x1024 пикселей. Это позволяет использовать при изображении документов режим WYSIWYG - режим полного соответствия, то есть изображение на экране представляется идентично тому, что в конечном итоге появится на принтере.

Система дисплея состоит из двух частей: адаптера дисплея и самого монитора. Адаптеры монитора разделяют по поддерживаемому стандарту (EGA, VGA, SVGA), ширине шины (8-битная, 16-ти или более), частоте кадров, частоте строк могут использоваться с графическими сопроцессорами, объему используемых микросхем памяти (до 4 Мбайт и более). Дисплеи различаются по разрешающей способности, шагу точек в линии, частоты развертки, типу развертки (полная или чересстрочная), размеру экрана. Адаптер непрерывно сканирует видеопамять, формирует ТВ-сигнал, который подается в монитор.

После получения копии содержимого видеопамяти эти данные встраиваются в ТВ- сигнал. ТВ-сигнал, в котором закодировано содержимое видеопамяти, выводится по кабелю в монитор. Монитор обрабатывает ТВ-сигнал с данными из видеопамяти и показывает их на экране.

5.  Основные характеристики типового периферийного оборудования

Периферийные устройства персонального компьютера подключаются к его интерфейсам и предназначены для выполнения вспомогательных операций. Благодаря им компьютерная система приобретает гибкость и универсальность.

По назначению периферийные устройства можно подразделить на:

o  Устройства ввода данных;

o  Устройства вывода данных;

o  Устройства хранения данных;

o  Устройства обмена данными.

Типовое периферийное оборудование должно отвечать простейшим требованиям пользователя.

6.  Характеристики (тип разъема, количество контактов, скорость передачи данных) разъемов

·  Видеоадаптера

Первоначально видеоадаптер имел всего один разъём VGA (15-контактный D-Sub). В настоящее время платы оснащают одним или двумя разъёмами DVI или HDMI, либо Display Port. Порты D-SUB, DVI и HDMI являются эволюционными стадиями развития стандарта передачи видеосигнала, поэтому для соединения устройств с этими типами портов возможно использование переходников. Dispay Port позволяет подключать до четырёх устройств, в том числе акустические системы, USB-концентраторы и иные устройства ввода-вывода. На видеокарте также возможно размещение композитных и S-Video видеовыходов и видеовходов (обозначаются, как ViVo)

Текстурная и пиксельная скорость заполнения, измеряется в млн. пикселей в секунду, показывает количество выводимой информации в единицу времени.

·  Последовательных портов

Стандартный последовательный порт RS–232C имеет форму 25–контактного разъема типа D.

Интерфейс RS–232C является наиболее широко распространенной стандартной последовательной связью между микрокомпьютерами и периферийными устройствами. Интерфейс, определенный стандартом Ассоциации электронной промышленности (EIA), подразумевает наличие оборудования двух видов: терминального DTE и связного DCE.

Существуют специальные микросхемы ввода и вывода, решающие проблемы преобразования, описанные выше. Вот список наиболее типичных сигналов таких микросхем:

D0–D7 — входные–выходные линии данных, подключаемые непосредственно к шине процессора;

RXD — принимаемые данные (входные последовательные данные);

TXD — передаваемые данные (выходные последовательные данные);

CTS — сброс передачи. На этой линии периферийное устройство формирует сигнал низкого уровня, когда оно готово воспринимать информацию от процессора;

RTS — запрос передачи. На эту линию микропроцессорная система выдает сигнал низкого уровня, когда она намерена передавать данные в периферийное устройство.

Все сигналы программируемых микросхем последовательного ввода–вывода ТТЛ–совместимы. Эти сигналы рассчитаны только на очень короткие линии связи. Для последовательной передачи данных на значительные расстояния требуются дополнительные буферы и преобразователи уровней, включаемые между микросхемами последовательного ввода–вывода и линией связи.

·  Параллельного порта

Порт параллельного интерфейса был введен в PC для подключения принтера —LP'T-порт (Line PrinTer — построчный принтер).

Адаптер параллельного интерфейса представляет собой набор регистров, расположенных в пространстве ввода/вывода. Регистры порта адресуются относительно базового адреса порта, стандартными значениями которого являются 386h, 378h и 278h. Порт имеет внешнюю 8-битную шину данных, 5-битную шину сигналов состояния и 4-битную шину управляющих сигналов.

BIOS поддерживает до четырех LPT-портов (LPT1-LPT4) своим сервисом — прерыванием INT 17h, обеспечивающим через них связь с принтерами по интерфейсу Centronics. Этим сервисом BIOS осуществляет вывод символа, инициализацию интерфейса и принтера, а также опрос состояния принтера.

Традиционный порт SPP (Standard Parallel Port) является однонаправленным портом, на базе которого программно реализуется протокол обмена Centronics. Порт обеспечивает возможность вырабатывания запроса аппаратного прерывания по импульсу на входе АСК#. Сигналы порта выводятся на разъем DB-25S (розетка), установленный непосредственно на плате адаптера (или системной плате) или соединяемый с ней плоским шлейфом. Название и назначение сигналов разъема порта (табл. 2) соответствуют интерфейсу Centronics.

Недостатки стандартного порта частично устраняют новые типы портов, появившихся в компьютерах семейства PS/2.

Двунаправленный порт 1 (Typel parallel port) — интерфейс, введенный с PS/2. Такой порт кроме стандартного режима может работать в режиме ввода или двунаправленном. Протокол обмена формируется программно, а для указания направления передачи в регистр управления порта введен специальный бит: при CR.5=0 буфер данных работает на вывод, при CR.5=1 — на ввод.

Порт с прямым доступом к памяти (Type 3 DMA parallel port) применялся в PS/2 моделей 57, 90, 95. Этот тип был введен для повышения пропускной способности и разгрузки процессора при выводе на принтер. Программе, работающей с данным портом, требовалось только задать блок данных в памяти, подлежащих выводу, и вывод по протоколу Centronics производился без участия процессора.

·  Шины USB

USB 1.1

пропускная способность: высокая до 12 Мбит/с, низкая – 1.5 Мбит/с

наибольшая допустимая длина кабеля для высокой скорости: до 3 м

длина кабеля для низкой пропускной способности: 5 м

максимально допустимое количество устройств (включая размножители): 127

поддерживается способность подключения устройств с разными скоростями обмена

передаваемое напряжение для периферии: 5 В

максимальный потребляемый ток для одного устройства: 500 мА

USB 2.0

Фактически USB 2.0 не имеет различий с USB 1.1 кроме существенно большей скорости передачи данных и небольших изменений в протоколе для высокоскоростного режима Hi-speed.

На сегодняшний день существуют три скорости работы устройств USB 2.0:

Low-speed 10-1500 Кбит/с (используется для клавиатуры, мыши, джойстика и пр.)

Full-speed 0,5-12 Мбит/с (аудио/видео устройства)

Hi-speed 25-480 Мбит/с (видео устройства, устройства хранения информации).

Хотя в теории скорость шины USB 2.0 способна достичь 480 Мбит/с, на практике устройства не достигают такой скорости обмена, хотя и могут развивать её. Это объясняется достаточно большими задержками шины USB между запросом на передачу и началом передачи.

·  Питания монитора

В настоящее время многие видеокарты оснащены и портом VGA (Video Graphics Array — графическая видеоматрица), и портом DVI (Digital Video Interface — цифровой видеоинтерфейс), что позволяет подключать как ЭЛТ, так и ЖК-мониторы. В то же время некоторые ЖК-мониторы могут быть подключены как через порт DVI (оптимальный вариант), так и через порт VGA (за неимением порта DVI. К сожалению, поскольку в течение нескольких лет не было единого стандарта для передачи сигналов ЖК-мониторам, порты для подключения этих мониторов периодически изменялись. Далее приведено краткое описание разъемов, с которыми вы столкнетесь при выборе нового ЖК-монитора. Адаптеры служат только для установки соединения между штекером монитора и гнездом порта. Они никак не преобразуют сигналы, которые через них проходят. Цифровые сигналы могут быть восприняты лишь цифровыми мониторами, а аналоговые — только аналоговыми. Мониторы, рассчитанные на получение исключительно цифровых сигналов, не будут рабе тать после подсоединения их через аналоговый порт, даже через адаптер. •DVI-D, DFP. Эти порты и штекеры рассчитаны на передачу только цифровых сигналов. •DVI-A, VGA. Эти порты и штекеры рассчитаны на передачу только аналоговых сигналов. •DVI-T. Многофункциональный порт, который способен передавать ЖК-мониторам как цифровые, т не и аналоговые сигналы. Однако далеко не все видеокарты могут генерировать сигналы обоих типов. Ознакомьтесь внимательно с характеристиками видеокарты и уточните, передает ли она через порт DVI-I аналоговые, цифровые или же те и другие сигналы. Только так вы сможете узнать, какой монитор совместим с этой видеокартой. Штекеры DVI могут иметься как у аналоговых, так и у цифровых ЖК-мониторов. Одинарное соединение. В таких штекерах DVI посредине расположены несколько рядов штырьков. Они обеспечивают максимальное цифровое разрешение 1280 х 1)24 пикселов. Это то же разрешение, что оговаривается стандартом HDTV (Hign Definition TV -- телевидение высокой четкости). В настоящее время почти все штекеры DVI пропускают данные через одинарное соединение. Двойное соединение. Такие штекеры DVI имеют полный набор штырьков, что позволяет им обеспечивать разрешение, равное 2048 х 1536. (Это стандарт QXGA, поддерживающий большее разрешение, чем стандарт HDTV.) Мониторы с такими штекерами встр ;чаются пока довольно редко. Установка монитора Убедитесь, что монитор соответствует вашей видеокарте. Плоский ЖК-монитор, который умеет принимать как аналоговые, так и цифровые сигналы, может быть подключен к наибольшему количеству видеокарт. Соответственно, через видеокарту, оснащенную и портом VGA, и аналого-цифровым портом DVI-I, может быть подключено наибольшее количество мониторов. Столкнулись с тем, что разъемы ЖК-монитора и видеокарты не соответствуют друг другу?

Наверное, чтобы ввести клиентов в заблуждение, некоторые производители указывают, что их мониторы имеют 15-штырьковый разъем D-BUS (15-pin mini t>BUS). На сам )м деле это означает, что монитор может быть подключен к обычному порту VGA, присутствующему практически на любой видеокарте. Самые заядлые поклонники компьютерных игр могут приобрести видеокарту с портом VidfeoOut, позволяющую подключать домашний кинотеатр. Хотя в настоящее время размер большинства дисплеев равен 15 или 17 дюймам, серьезные пользователи позволяют себе мониторы с размером экрана 21 дюйм и более. Если ваша видеокарта сопряжена с телевизионным тюнером, вам определенно нужен монитор с большим экраном для получения максимального удовольствия от просмотра телепрограмм.

1. Чтобы подключить монитор, выполните следующие действия:

1. Достаньте монитор из упаковки. Некоторые мониторы поставляются с несколькими кабелями и адаптерами для возможности подключения их к различным видеокартам.

2. Разместите монитор на столе и подсоедините его штекер к соответствующему порту. Если разъемы не подходят, значит, вы либо купили не тот монитор, либо пытаетесь подсоединить его не к той карте.

3. Подключите кабель к компьютеру и убедитесь, что он надежно закреплен со стороны монитора. Большая часть мониторов устанавливается на гарнирной подставке. В этом случае дайте кабелям небольшую слабину. В противном случае, даже слегка повернув монитор, вы можете выдернуть кабель из гнезда.

4. Подключите сетевой кабель монитора к розетке или источнику бесперебойного питания.

5. Включите сначала монитор, а затем — компьютер. Видите на экране обычные сообщения при инициализации компьютера? Если да, то ваша взяла. Ура! Если вы купили монитор с динамиками, камерами или другими полезными устройствами, то должны выполнить еще два трюка. Подключите одножильные провода от динамиков и камер в их разъемы на задней панели компьютера — обычно эти разъемы размещаются на картах. Затем, если Windows не распознает особенностей вашего нового монитора, вы, вероятно, должны будите установить драйверы, которые находятся на гибком диске, поставляемом с таким монитором. Завершение сборки После того как стало ясно, что компьютер работает, следует выключить его и отсоединить от сети. Если подсоединенные внешние устройства мешают работе, их тоже надо временно отключить. Затем окончательно соберите корпус и установите компьютер на уготованное ему место. Заново подсоедините внешние устройства. Подключите питание, включите компьютер и убедитесь, что его перестановка не привела к каким-либо отрицательным последствиям; С этого момента компьютер готов к работе или, по крайней мере, к установке на нем системного и прикладного программного обеспечения.

·  Питания системного блока

·  Блок питания должен обладать определенными характеристиками. От этого напрямую зависит стабильность работы компьютера. Рассмотрим, на какие же характеристики нужно обратить внимание при выборе, использовании и обслуживании блока питания. Закономерно, что чем дороже стоит блок питания, тем он надежнее, а это, согласитесь, немаловажно. •. Как и любое другое устройство, блок питания имеет срок службы, на протяжении которого он работает стабильно. Этот показатель зависит от многих составляющих. Хороший блок питания при нормальных условиях работы прослужит вам более 10 лет, некачественный — только от трех до семи.

·  Рабочий диапазон переменного напряжения. Как известно, в странах бывшего СССР переменное напряжение очень нестабильно, поэтому к блокам питания у нас предъявляются особые требования. Чтобы более-менее нормально работать в условиях нестабильного электропитания, блок питания должен быть изначально рассчитан на некачественное переменное напряжение. Стандартом считается показатель 220 В и 50 Гц, однако блоки питания могут работать при напряжении определенного диапазона. Качественные блоки питания поддерживают диапазон 180-260 В, в то время как дешевые модели работают в диапазоне 200-240 В.

·  Пиковый ток включения. Знаете ли вы, что электрическая лампочка чаще всего перегорает именно в тот момент, когда на нее подается ток переменного напряжения? Чтобы обеспечить максимальную защиту блока питания и устройств, которые к нему подключены, производители стараются делать ток включения минимальным. Чем качественнее блок питания, тем легче он переносит такой электрический удар, чего не скажешь о дешевых моделях.

·  Удержание выходного напряжения. Иногда напряжение внезапно отключается, что пагубно влияет на комплектующие компьютера. Как при включении, так и при выключении в сети наблюдается резкий всплеск напряжения. Это часто приводит к выходу из строя бытовых устройств. Чтобы уменьшить вредное влияние пропадания напряжения, блоки питания оснащены системой, позволяющей погасить пропадание электричества, которое приводит к изменению выходного напряжения. Данная система позволяет постепенно снизить напряжение до минимума в течение 15-25 мс.

·  Время стабилизации уровня выходного напряжения. Время от времени те или иные устройства компьютера начинают и заканчивают свою работу. Соответственно, потребление напряжения от блока питания носит нестабильный характер. Поскольку отключение от питания может произойти в любой момент времени, то блок питания должен обладать системой, способной стабилизировать уровень выходного напряжения. Современные блоки питания позволяют делать это в кратчайшие сроки (в течение нескольких микросекунд). Чем меньше время стабилизации напряжения, тем легче блок питания перенесет скачок энергии.

·  Максимальный ток нагрузки. Это одна из основных характеристик блока питания. От значения данного параметра зависит максимальная мощность блока питания и, как следствие, количество подключаемых к нему устройств.

·  Минимальный ток нагрузки. Минимальный ток, который может дать блок питания на выходе, также является важным показателем. Если к блоку питания подключены устройства с очень низким потреблением электроэнергии, то это может привести к его отключению и даже выходу из строя. Чем меньше данный показатель, тем более защищен блок питания. Q Стабилизация при нагрузке. От мощности устройства, подключенного к блоку питания, зависит напряжение. Если, например, подключить устройство с большей мощностью, то напряжение, которое выдает блок питания, как правило, понижается. Чтобы сгладить такие колебания, блок питания оборудуется специальной системой стабилизации напряжения. Качественный блок питания позволяет напряжению изменяться в диапазоне от ±1 % до ±5 %. Чем меньше этот показатель, тем стабильнее работа блока питания и, как следствие, всей системы в целом.

·  Стабилизация линейного напряжения. Переменное напряжение характеризуется нестабильным показателем, поэтому в блок питания встроен механизм, обеспечивающий стабильное выходное напряжение независимо от входного напряжения. Хорошие блоки питания стабилизируют выходное напряжение, не позволяя ему изменяться более чем на 1 %.

·  Защита от перенапряжения. Перенапряжение может возникнуть в любой момент, например от внезапного выхода из строя устройства или резкого повышения потребляемого устройством напряжения. Блок питания обладает специальной системой защиты, которая при необходимости отключает конкретный канал с напряжением. Уровень срабатывания системы защиты настраивается производителем блока питания и может составлять до 10-30 %. Это означает, что потребление, например, исходного напряжения +5 В не может повыситься более чем на 10-30 %.

·  Эффективность. Любое преобразование, механическое или электрическое, имеет КПД, позволяющий добиться от блока питания максимальной отдачи при минимальных потерях'. Естественно, достичь стопроцентной эффективности невозможно. У качественных блоков питания КПД составляет 75-90 %, в то время как у дешевых моделей — в лучшем случае 80 %.

7. Типы периферийных устройств

Устройства ввода знаковых данных.

Ø  Специальные клавиатуры.

Устройства командного управления.

Ø  Специальные манипуляторы.

Устройства ввода графических данных.

Ø  Планшетные сканеры

Ø  Ручные сканеры

Ø  Барабанные сканеры

Ø  Сканеры форм

Ø  Штрих-сканеры

Ø  Графические планшеты (дигитайзеры)

Ø  Цифровые фотокамеры

Устройства вывода данных.

Ø  Матричные принтеры

Ø  Лазерные принтеры

Ø  Светодиодные принтеры

Ø  Струйные принтеры

Устройства хранения данных.

Ø  Стримеры

Ø  Накопители на съемных магнитных дисках

Ø  Магнитооптические устройства

Ø  Флеш-диски

Устройства обмена данными.

Ø  Модем

8. Основные характеристики ЭВМ и вычислительных систем различных классов

Электронная вычислительная машина (ЭВМ) - наиболее сложная цифровая система. В большинстве цифровых ЭВМ можно выделить пять функциональных блоков, показанных на рис. 5.1. Устройствами ввода информации могут быть клавиатура, считыватель перфокарт, устройство ввода информации с магнитной ленты или обычная телефонная линия. Все эти устройства обеспечивают передачу информации от человека к машине. Устройство ввода должно перекодировать информацию с языка, который использует человек, на язык двоичных символов, понятных ЭВМ.

Память ЭВМ — это хранилище данных и программ. Оно может быть дополнено устройствами хранения информации вне центрального процессора. Большую часть памяти в центральном процессоре традиционно составляли ЗУ на магнитных сердечниках, но в настоящее время в центральном процессоре используются полупроводниковые ЗУ.

Арифметическое устройство - это то, что большинство людей принимает за ЭВМ. Арифметическое устройство складывает, вычитает, сравнивает и выполняет некоторые другие логические операции. Обратите внимание на наличие двунаправленного канала связи между памятью ЭВМ и арифметическим устройством. Другими словами, данные можно переслать в арифметическое устройство для обработки и возвратить в память для хранения. Арифметическое устройство иногда называют арифметико-логическим устройством (АЛУ).

Устройство управления - это «нервная система» ЭВМ. Оно регламентирует порядок работы всех остальных частей системы и «сообщает» устройству ввода, когда нужно вводить информацию и где разместить ее в памяти. Оно вызывает информацию из памяти ЭВМ, направляет в арифметическое устройство и дает команду на выполнение, например, операции сложения. Оно направляет ответ назад в память и к устройству вывода. Оно «сообщает» устройству вывода, когда нужно выводить информацию. Это только некоторые примеры тех функций, которые может выполнять устройство управления.

Устройство вывода информации — связующее звено между машиной и человеком. Эта связь может осуществляться с помощью печатающего устройства (принтера), которое напоминает пишущую машинку без клавиш. Блок вывода может выдавать информацию на дисплей с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ), похожий на обычный телевизор. Выводимая из ЭВМ информация может быть также размещена в ЗУ большой емкости, таких, как перфокарты или магнитные ленты. Устройство вывода информации должно «переводить» информацию с языка ЭВМ на язык, понятный человеку.

Весь центральный блок, выделенный на рис. 1, часто называют центральным процессором (ЦП). Арифметическое устройство, память ЭВМ и большая часть блока управления обычно размещаются в одном корпусе. Устройства, размещаемые вне центрального процессора, часто называют периферийными устройствами.

Основными корпусами для офисных и мультимедиа компьютеров являются Desktop, Mini-tower, Midi-tower; для серверов и графических станций применяются Big-tower.

Мощность блоков питания составляет 150-250 Вт для Desktop, 300-400 Вт. Для Big-tower. В последнее время появились компьютеры, отвечающие жестким экологическим требованиям, мощность их блоков питания составляет 70-75Ввт. Все кабеля выходящие из блоков питания имеют стандартную маркировку: земля - черный, «+5 В» - красный, «+12 В» - желтый. Новейшим стандартом для ПК стал АТХ, который определил новую конструкцию материнской платы и блока питания. В его основе лежит стандарт Slimline, но имеются несколько особенностей.

Расположение блока питания и вентилятора относительно материнской платы позволяет более качественно решать проблему вентиляции за счёт распределения потока воздуха внутри корпуса. Также изменена конструкция разъемов для подключения блока питания к материнской плате.

Обычно персональные компьютеры IBM PC (рис. 1) состоят из трех частей: системного блока, клавиатуры, позволяющей вводить символы в компьютер и монитора, для изображения текстовой и графической информации.

Также компьютеры выпускаются и в портативном варианте — обычно в «блокнотном» (ноутбук) исполнении (рис. 1). Здесь системный блок, монитор и клавиатура заключены в один корпус: системный блок спрятан под клавиатурой, а монитор сделан как крышка к клавиатуре.

9. Понятие о семействах ЭВМ. Супер-ЭВМ, мини-ЭВМ, микро-ЭВМ и ПЭВМ.

Супер-ЭВМ

Это самые мощные компьютеры. Их применяют для обслуживания очень крупных организаций и даже целых отраслей народного хозяйства. Штат обслуживания большой ЭВМ достигает многих десятков человек. На базе таких суперкомпьютеров создают вычислительные центры, включающие в себя несколько отделов или групп.

Мини-ЭВМ

Используются крупными предприятиями, научными учреждениями и некоторыми высшими учебными заведениями, сочетающими учебную деятельность с научной. Мини-ЭВМ часто применяют для управления производственными процессами. Для организации работы с мини-ЭВМ тоже требуется специальный вычислительный центр, хотя и не такой многочисленный, как для больших ЭВМ.

Микро-ЭВМ

Для обслуживания такого компьютера достаточно небольшой вычислительной лаборатории в составе нескольких человек. Необходимые системные программы обычно покупают вместе с микро-ЭВМ, а разработку нужных прикладных программ заказывают более крупным вычислительным центрам или специализированным организациям.

ПЭВМ

В сою очередь они подразделяются на:

·  Массовые

·  Деловые

·  Портативные

·  Развлекательные

·  Рабочие станции

Эта категория компьютеров получила особо бурное развитие в течение последних двадцати лет. Такой компьютер предназначен для обслуживания одного рабочего места. Как правило, с ПК работает один человек.

10. Устройства ввода данных в системах обработки данных, построенных на базе ПЭВМ

Планшетные сканеры

Планшетные сканеры предназначены для ввода графической информации с прозрачного или непрозрачного листового материала. Принцип действия этих устройств состоит в том, что луч света, отраженный от поверхности материала (или прошедший сквозь прозрачный материал), фиксируется специальными элементами, называемыми приборами с зарядовой связью (ПЗС). Обычно элементы ПЗС конструктивно оформляют в виде линейки, располагаемой по ширине исходного материала. Перемещение линейки относительно листа бумаги выполняется механическим протягиванием линейки при неподвижной установке листа или протягиванием листа при неподвижной установке линейки.

Основными потребительскими параметрами планшетных сканеров являются:

-  разрешающая способность;

-  производительность;

-  динамический диапазон;

-  максимальный размер сканируемого материала.

Разрешающая способность планшетного сканера зависит от плотности размещения приборов ПЗС на линейке, а также от точности механического позиционирования линейки при сканировании. Типичный показатель для офисного применения: 600-1200dpi (dpi — dots per inch — количество точек на дюйм). Для профессионального применения характерны показатели 1200-3000dpi.

Производительность сканера определяется продолжительностью сканирования листа бумаги стандартного формата и зависит как от совершенства механической части устройства, так и от типа интерфейса, использованного для сопряжения с компьютером.

Динамический диапазон определяется логарифмом отношения яркости наиболее светлых участков изображения к яркости наиболее темных участков. Типовой показатель для сканеров офисного применения составляет 1,8-2,0, а для сканеров профессионального применения — от 2,5 (для непрозрачных материалов) до 3,5 (для прозрачных материалов).

Ручные сканеры

Принцип действия ручных сканеров в основном соответствует планшетным. Разница заключается в том, что протягивание линейки ПЗС в данном случае выполняется вручную. Равномерность и точность сканирования при этом обеспечиваются неудовлетворительно, и разрешающая способность ручного сканера составляет 150-300dpi.

Барабанные сканеры

В сканерах этого типа исходный материал закрепляется на цилиндрической поверхности барабана, вращающегося с высокой скоростью. Устройства этого типа обеспечивают наивысшее разрешение (2400-5000dpi) благодаря применению не ПЗС, а фотоэлектронных умножителей. Их используют для сканирования исходных изображений, имеющих высокое качество, но недостаточные линейные размеры (фотонегативов, слайдов и т.п.).

Сканеры форм

Предназначены для ввода данных со стандартных форм, заполненных механически или «от руки». Необходимость в этом возникает при проведении переписей населения, обработке результатов выборов и анализе анкетных данных.

От сканеров форм не требуется высокой точности сканирования, но быстродействие играет повышенную роль и является основным потребительским параметром.

Штрих-сканеры

Эта разновидность ручных сканеров предназначена для ввода данных, закодированных в виде штрих-кода. Такие устройства имеют применение в розничной торговой сети.

Графические планшеты (дигитайзеры)

Эти устройства предназначены для ввода художественной графической информации. Существует несколько различных принципов действия графических планшетов, но в основе всех их лежит фиксация перемещения специального пера относительно планшета. Такие устройства удобны для художников и иллюстраторов, поскольку позволяют им создавать экранные изображения привычными приемами» наработанными для традиционных инструментов (карандаш, перо, кисть).

11. Устройства ввода изображений (электронные фотоаппараты, проекционные сканеры, видеокамеры, графоповторители)

Электронные фотоаппараты

Как и сканеры, эти устройства воспринимают графические данные с помощью приборов с зарядовой связью, объединенных в прямоугольную матрицу. Основным параметром цифровых фотоаппаратов является разрешающая способность, которая напрямую связана с количеством ячеек ПЗС в матрице. Наилучшие потребительские модели в настоящее время имеют до 1млн. ячеек ПЗС и, соответственно, обеспечивают разрешение изображения до 800х1200 точек. У профессиональных моделей эти параметры выше.

Проекционные сканеры

У проекционных сканеров считывающая часть перемещается при помощи микромеханизма. Внешний вид их напоминает фотоувеличитель. Некоторые из этих сканеров не используют специального источника света, им достаточно естественного освещения. Хотя проекционные сканеры обеспечивают сканирование с высоким разрешением и качеством слайдов небольшого формата (как правило, размером не более 4 на 5 дюймов), документов, книг, добавляя способность вводить в компьютер проекции трехмерных предметов, они обладают существенным недостатком - низкой скоростью сканирования. Существуют две модификации: с горизонтальным и вертикальным расположением оптической оси считывания.

Видеокамеры

Итак, цифровая камера предназначена для ввода изображений в компьютер. Но печатные изображения в компьютер можно ввести и с помощью сканера, а “живые “кадры можно “схватить “и ввести прямо с видеокамеры или с видеомагнитофона. Однако цифровые фотокамеры превосходят по качеству ввод с видеокамеры. Кроме того, цифровая камера — самый быстрый и простой способ ввода изображения в компьютер. Цифровые камеры записывают изображение в память, которая затем может быть без дополнительных специальных устройств введена в любой компьютер через порт связи. А чтоб навсегда сохранить полученные снимки, фирма Kodak разработала практическую и недорогую технологию размещения электронных фотографий на компакт-дисках в стандарте Rodak Photo CD. Эта технология скоро вытеснит традиционную химическую фотографию. На каждом компакт-диске может поместиться целый фотоальбом. С помощью плейера, диски Photo CD можно просматривать на экране любого телевизора или компьютера.

Графоповторители

автоматический координатограф ~ устройство отображения, предназначенное для вывода данных в графической форме на бумагу, пластик, фоточувствительный материал или иной носитель путем черчения, гравирования, фоторегистрации или иным способом. Различают планшетные Г. (flatbed plotter) с размещением носителя на плоской поверхности, барабанные Г. (drum plotter) с носителем, закрепляемым на вращающемся барабане, рулонные или роликовые Г. (roll-feed plotter) с чертежной головкой, перемещающейся в одном направлении при одновременном перемещении носителя в перпендикулярном ему направлении. Изготавливаются в напольном (floor) и настольном (table) исполнении. По принципу построения изображения подразделяются на векторные Г. (vector plotter) и растровые Г. (raster plotter). Векторные Г. создают изображение пером или карандашом. Растровые Г., наследуя конструктивные особенности принтеров, создают изображение путем построчного воспроизведения. По способу печати подразделяются на электростатические Г. (electrostatic plotter) с электростатическим принципом воспроизведения; струйные Г. (ink-jet plotter), основанными на принципе струйной печати (выдавливании красящего вещества через сопла форсунок); лазерные Г. (laser plotter), воспроизводящие изображение с использованием луча лазера, светодиодные Г. (LED-plotter), отличающиеся от лазерных Г., способом перенесения изображения с барабана на бумагу, термические Г. (thermal plotter), микрофильм-плоттеры, фотоплоттеры (microfilm-plotter, photographic film recorder, photo plotter) с фиксацией изображения на светочувствительном материале. Основные конструктивные и эксплуатационные характеристики Г., кроме названных выше: а) формат воспроизводимого изображения оригинала, варьирующего обычно от А4 до АО для Г. не рулонного типа или измеряемого рабочей длиной барабана и максимальной длиной рулона (до нескольких десятков метров), б) размер рабочего поля (plotterarea), в)точность (accuracy), г) разрешение растровых Г. (обычно в переделах 300-2500 dpi), д) скорость прорисовки (plotting speed) или изготовления единицы продукции заданного формата,

е) наличие или отсутствие собственной памяти (буфера), ж) интерфейс и программное обеспечение, Некоторые модели Г. комплектуются или могут оснащаться насадками, дополняющими их функциями сканера

12. Устройства ввода и распознавания рукописного текста. Клавиатуры. Манипуляторы

Клавиатуры

Клавиатура является основным устройством ввода данных. Специальные клавиатуры предназначены для повышения эффективности процесса ввода данных. Это достигается путем изменения формы клавиатуры, раскладки ее клавиш или метода подключения к системному блоку.

Клавиатуры, имеющие специальную форму, рассчитанную с учетом требований эргономики, называют эргономичными клавиатурами. Их целесообразно применять на рабочих местах, предназначенных для ввода большого количества знаковой информации. Эргономичные клавиатуры не только повышают производительность наборщика и снижают общее утомление в течение рабочего дня, но и снижают вероятность и степень развития ряда заболеваний, например туннельного синдрома кистей рук и остеохондроза верхних отделов позвоночника.

Раскладка клавиш стандартных клавиатур далека от оптимальной. Она сохранилась со времен ранних образцов механических пишущих машин. В настоящее время существует техническая возможность изготовления клавиатур с оптимизированной раскладкой, и существуют образцы таких устройств (в частности, к ним относится клавиатура Дворака). Однако практическое внедрение клавиатур с нестандартной раскладкой находится под вопросом в связи с тем, что работе с ними надо учиться специально. На практике подобными клавиатурами оснащают только специализированные рабочие места.

По методу подключения к системному блоку различают проводные и беспроводные клавиатуры. Передача информации в беспроводных системах осуществляется инфракрасным лучом. Обычный радиус действия таких клавиатур составляет несколько метров. Источником сигнала является клавиатура.

Манипуляторы

Кроме обычной мыши существуют и другие типы манипуляторов, например: трекболы, пенмаусы, инфракрасные мыши.

Трекбол в отличие от мыши устанавливается стационарно, и его шарик приводится в движение ладонью руки. Преимущество трекбола состоит в том, что он не нуждается в гладкой рабочей поверхности, поэтому трекболы нашли широкое применение в портативных персональных компьютерах.

Пенмаус представляет собой аналог шариковой авторучки, на конце которой вместо пишущего узла установлен узел, регистрирующий величину перемещения.

Инфракрасная мышь отличается от обычной наличием устройства беспроводной связи с системным блоком.

Для компьютерных игр и в некоторых специализированных имитаторах применяют также манипуляторы рычажно-нажимного типа (джойстики) и аналогичные им джойпады, геймпады и штурвально-педальные устройства. Устройства этого типа подключаются к специальному порту, имеющемуся на звуковой карте, или к порту USB.

13. Устройства ввода данных в системах с мобильным ПЭВМ. Программное обеспечение, необходимое для работы с современными устройствами ввода данных

Ультра мобильный компьютер (UMPC) позиционируется между ноутбуками и карманными устройствами.

Масса UMPC составляет 690 г, толщина корпуса - 23,9 мм, длина - 227,5 мм, ширина - 123,9 мм.

Снабжен семидюймовым WSVGA-дисплеем (1024?600 точек на дюйм), QWERTY-клавиатурой, встроенным сканером отпечатков пальцев для защиты доступа. Работает под управлением ОС Windows Vista Home Premium. Клавиатура разделена на два блока, расположенных слева и справа от экрана в верхней части устройства. Для управления курсором пользователю предложен джойстик. Многофункциональный слот для карт памяти SD/MMC. Имеет две камеры с разрешением 1,3 и 0,3 мегапиксела, встроенный модем, Wi-Fi (802.11 b/g), Bluetooth, розетку RJ45 для сетей Internet.

14. Устройства вывода информации в системах обработки данных, построенных на базе ПЭВМ

Монитор

Матричные принтеры

Лазерные принтеры

Светодиодные принтеры

Струйные принтеры

15. Современные средства визуального отображения информации – мониторы, принтеры, графопостроители

Мониторы.

Видеомониторы — устройства, предназначенные для вывода информации от ПК пользователю. Мониторы бывают монохромные (зеленое или янтарное изображение, большая разрешающая способность) и цветные. Самые качественные RGB-мониторы, обладают высокой разрешающей способностью для графики и цвета. Используется тот же принцип электронной лучевой трубки как у телевизора. В портативных ПК используют электролюминесцентные или жидкокристаллические панели. Мониторы могут работать в текстовом и графическом режимах. В текстовом режиме изображение состоит из знакомест — специальных знаков, хранимых в видеопамяти дисплея, а в графическом изображение состоит из точек определенной яркости и цвета. Основные характеристики видеомониторов - разрешающая способность (от 600х350 до 1024х768 точек), число цветов (для цветных) - от 16 до 256, частота кадров фиксированная 60 Гц.

Принтеры.

Принтеры — это устройства вывода данных из ЭВМ, преобразовывающие информационные ASCII-коды в соответствующие им графические символы и фиксирующие эти символы на бумаге. Принтеры - наиболее развитая группа внешних устройств, насчитывается более 1000 модификаций.

Принтеры бывают черно-белые или цветные по способу печати они делятся на:

ü  матричные — в этих принтерах изображение формируется из точек ударным способом, игольчатая печатающая головка перемещается в горизонтальном направлении, каждая иголочка управляется электромагнитом и ударяет бумагу через красящую ленту. Количество игл определяет качество печати (от 9 до 24), скорость печати 100-300 символов/сек, разрешающая способность 5 точек на мм;

ü  струйные — в печатающей головке имеются вместо иголок тонкие трубочки - сопла, через которые на бумагу выбрасываются мельчайшие капельки чернил (12 - 64 сопла), скорость печати до 500 символов/сек, разрешающая способность - 20 точек на мм;

ü  термографические — матричные принтеры, оснащенные вместо игольчатой печатающей головки головкой с термоматрицей, при печати используется специальная термобумага;

ü  лазерные — используется электрографический способ формирования изображений, лазер служит для создания сверхтонкого светового луча, вычерчивающего на поверхности светочувствительного барабана контуры невидимого точечного электронного изображения. После проявления изображения порошком красителя (тонера), налипающего на разряженные участки, выполняется печать - перенос тонера на бумагу и закрепление изображения на бумаге при помощи высокой температуры. Разрешение у таких принтеров до 50 точек/мм, скорость печати - 1000 символов/сек.

Графопостроители.

Для точного начертания схем, чертежей используется графопостроитель. Различаются планшетные и барабанные графопостроители.

Компьютер управляет специальным карандашом, который чертит линии по поверхности бумаги. В планшетном карандаш передвигается по поверхности в двух направлениях; в рулонном только поперек рулона бумаги, а бумага перемещается вперед-назад.

16. Основные требования к современным средствам отображения информации

Графическое устройство отображения информации (видеомонитор) должно соответствовать действующим на момент рассмотрения производства ГОСТам и санитарно-гигиеническим нормам.

2.4.1.2. Параметры видеомонитора (взаимодействующего с видеоконтроллером в составе системного блока), не оговоренные в данном документе, должны соответствовать требованиям ГОСТ 27016-6, ГОСТ 27954-88 и “Временным СанПин” N 5146-89 (или сменившим их документам).

2.4.1.3. Видеомонитор должен иметь (как минимум) следующие технические характеристики:

1) Размер экрана по диагонали не менее 14 дюймов.

2) Частота регенерации изображения (частота кадровой развертки) в двух режимах: основной - не менее 70 Гц и дополнительный - 60 Гц.

3) Величина детального контраста, вычисляемая как отношение максимальной и минимальной яркостей в изображении знака не менее 5:1.

4) Монитор должен иметь антибликовое покрытие с коэффициентом отражения не более 0,5.

5) Монитор должен иметь возможность регулировки положения экрана: по наклону в пределах _+ 15 . по повороту в пределах _+ 30 по высоте сдвиг по высоте _+ 150-200 мм; (допустимо) регулировки в тех же пределах только по наклону и повороту.

6) В зоне легкой досягаемости (предпочтительно на лицевой панели ) должны находиться ручки управления “яркость” и “контрастность”. На лицевой панели должен находиться индикатор наличия питания зеленого цвета.

7) Нестабильность положения изображения (низкочастотное дрожание изображения, колебания положения точки по уровню 50% яркости ) в диапазоне частот от 0,05 до 10 Гц: не более 0,1 мм.

8) Должно быть обеспечено снятие электростатического заряда с поверхности экрана, исключающее искрение и запыление.

Всем приведенным выше ограничениям удовлетворяют мониторы, сертифицированные по стандартам безопасности MPR-2 или TCO.

2.4.1.4. Видеоконтроллер в составе системного блока (во взаимодействии с видеомонитором) должен обеспечивать нижеследующее:

1) Наличие многоцветного графического режима, при котором на экране отображается не менее: 480 строк по 640 точек (256 цветов одновременно);

2) При отображении алфавитно-цифровой информации на экране монитора отображение не менее: 24 строк по 80 символов в строке.

3) Скорость вывода алфавитно-цифровой информации на экран (из программы пользователя) не менее: 1000 символов в секунду (без роллирования); 3000 символов в секунду (с роллированием ).

17. Современные мониторы – принципы действия и характеристики

Для представления буквенно-цифровой и графической информации служат мониторы. Монитор или дисплей является одним их основных блоков персонального компьютера (и одним из самых дорогих) и от его характеристик в значительной степени зависит эффект использования компьютера. Монитор подключается к компьютеру через плату видеоадаптера, а его нормальную работу обеспечивает набор специальных драйверов, поставляемых вместе с монитором.

 В современных компьютерах используются два типа мониторов: на основе электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) и жидкокристаллические дисплеи. В последнее время жидкокристаллические дисплеи используются все более широко и не только в портативных компьютерах.

 Принцип действия мониторов на ЭЛТ практически не отличается от обычных телевизоров. Пучок электронов, испускаемый электронной пушкой, модулируется специальными электродами и попадает на экран, покрытый слоем специального вещества - люминофора. Изображение на экране состоит из множества отдельных точек, называемых пикселями. Под действием развертки электронный луч скользит по экрану строка за строкой и формирует изображение. От количества пикселей зависит четкость изображения на экране монитора, которая является одной из основных характеристик монитора.

 Второй важной характеристикой видеомонитора является размер экрана. Обычно приводится размер его диагонали в дюймах. Наиболее распространенным является размер экрана 17 дюймов. Однако для профессионального использования графических пакетов и настольных издательских систем могут использоваться мониторы большей диагонали.

В настоящее время в персональных компьютерах используются исключительно цветные мониторы, черно-белые применяются только в специализированных системах.

18. Печатающие устройства. Принципы действия, особенности и характеристики принтеров

В качестве устройств вывода данных, дополнительных к монитору, используют печатающие устройства - принтеры, позволяющие получать копии документов на бумаге или прозрачном носителе. В настоящее время используется четыре принципиальных схемы нанесения изображения на бумагу: матричная, струйная, лазерная, термопереноса. При матричной печати печатающая головка ударяет иглами по бумаге через красящую ленту, изображение формируется в виде точек. При струйной печати печатающая головка выбрасывает через тонкие сопла краску на бумагу. При лазерной печати лазер поляризует поверхность печатающего барабана, к которой прилипают мелкие частицы красящего порошка. Краска наносится на бумагу и при нагреве впаивается в ее поверхность. При термопереносе нагревается поверхность специальной бумаги, и в точках нагрева изменяется цвет с белого на черный. Для точного начертания схем, чертежей используется графопостроитель. Различаются планшетные и барабанные графопостроители.

Компьютер управляет специальным карандашом, который чертит линии по поверхности бумаги. В планшетном карандаш передвигается по поверхности в двух направлениях; в рулонном только поперек рулона бумаги, а бумага перемещается вперед-назад.

19. Способы использования устройств вывода информации в комплексах обработки данных, построенных на базе ПЭВМ. Программное обеспечение, необходимое для работы с современными устройствами вывода информации

Часто используемые мониторы. Наиболее широкое распространение на компьютерах IBM PC получили мониторы типа MDA, CGA, Herkules, EGA и VGA.

В настоящее время мониторы MDA и CGA практически не используются, так как они не обладают надлежащей разрешающей способностью, что приводит к быстрому утомлению глаз. Кроме того, они не имеют программной загрузки шрифтов символов, поэтому для изображения букв кириллицы приходится заменять микросхемы, хранящие шрифты символов.

В основном на компьютерах используют мониторы SVGA, что позволяет добиться нужного качества изображения.

20. Устройства ввода и вывода анимационной и акустической информации. Аппаратная основа построения систем Multi-Media

Необходимость использования специализированных технических средств для компьютерной графики и анимации (т.е. воспроизведения движущихся изображений) объясняется высокими требованиями к системам отображения информации, к качеству воспроизводимого изображения. При воспроизведении статических изображений повышение качества связано с увеличением разрешающей способности экрана и улучшением цветопередачи, что, в свою очередь, требует значительного увеличения видеопамяти и емкости внешних ЗУ. Необходимость работы в реальном масштабе времени при демонстрации фильмов (т.е. динамических изображений) предъявляет высокие требования к производительности ЭВМ, причем не только производительности центрального процессора, но и скорости обмена с внешними устройствами. Дополнительные трудности возникают и вследствие того, что в качестве внешних устройств приходится использовать видео- и аудиоаппаратуру, в которой реализованы иные принципы представления информации: информацию приходится перекодировать, что также требует дополнительных временных, аппаратурных и программных ресурсов. Кроме того, редактирование видеоинформации, перекодирование ее, создание видеоэффектов часто связаны с вычислительной обработкой, а следовательно, с дополнительными затратами времени.

Таким образом, при использовании ЭВМ для создания и демонстрации компьютерной графики и анимации требуются: высокая производительность всего технического комплекса, специализированные преобразователи информации, технические средства для высококачественного отображения, ввода-вывода и хранения больших объемов информации.

Производительность технического комплекса определяется, с одной стороны, производительностью его составных частей, а с другой - согласованностью составных частей, отсутствием простоев их из-за ожидания друг друга; совмещением во времени различных операций.

Технический комплекс - микропроцессорный комплект; интерфейс ввода-вывода; устройства ввода-вывода - представляет собой последовательно соединенную систему с параллельными ветвями со стороны УВВ. Производительность такой системы зависит от быстродействия микропроцессорного комплекта, пропускной способности интерфейса ввода-вывода, производительности и способа подключения УВВ, наличия специальных “ускорителей” в различных устройствах, а также от принятой в системе технологии обмена информацией между отдельными частями технического комплекса (при этом нужно учитывать, что одним из элементов этого комплекса может являться человек-оператор, воспринимающий выводимую информацию и обладающий определенными параметрами, например, такими, как время реакции - величиной, не сопоставимой с временем выполнения операций электронной частью комплекса, или время восприятия информации, инерционность зрения, к которым приходится подстраивать программно-технические комплексы.

Поскольку высококачественное изображение требует очень больших объемов памяти для хранения каждого кадра изображения, для воспроизведения фильмов необходимо выводить на экран не менее 24 кадров в секунду (чтобы устранить мелькание изображения), а человеку необходимо для восприятия изображения не менее 30 с., для хранения фильмов реальной длительности в цифровом виде нужны запоминающие устройства очень большого объема. Это удорожает такие системы и приводит к поиску способов сжатия информации, для чего нашли широкое распространение как программные, так и аппаратурные преобразователи.

Обилие разновидностей обрабатываемой в системах компьютерной графики и анимации информации приводит к необходимости использования различных устройств ввода: клавиатур, систем координатного ввода, оптических читающих устройств, устройств ввода акустической информации, анимационных устройств ввода и др. и соответствующих устройств вывода информации: дисплеев, графических экранных станций синтезаторов речи, акустических систем, анимационных устройств вывода и др.

В состав анимационных устройств ввода-вывода входят видеокамера, видеомагнитофон и телевизор, а также преобразователи видеосигналов.

21. Устройства накопления данных современных вычислительных систем. Накопители на магнитных лентах (НМЛ, стримеры) и жестких магнитных дисках (НЖМД) большой емкости

Накопители на магнитной ленте исторически появились раньше, чем накопители на магнитном диске. Бобинные накопители используются в суперЭВМ и mainframe. Ленточные накопители называются стримерами, они предназначены для создания резервных копий программ и документов, представляющих ценность. Запись может производиться на обычную видеокассету или на специальную кассету. Емкость такой кассеты до 1700 Мб, длина ленты 120 м, ширина 3.81 мм (2 - 4 дорожки). Скорость считывания информации-до 100 Кб/сек.

Стример (от англ. streamer) — запоминающее устройство на магнитной ленте с последовательным доступом к данным, по принципу действия — обычный магнитофон.

Преимущества: большая ёмкость, невысокая стоимость информационного носителя, стабильность работы, надёжность.

Недостатки:

•Низкая скорость доступа к данным из-за последовательного доступа

•Большие размеры

Основное назначение: Запись и воспроизведение информации, создание резервных копий данных.

Магнитные диски (МД)— в качестве запоминающей среды используются магнитные материалы со специальными свойствами, позволяющими фиксировать два направления намагниченности. Каждому из этих состояний ставятся в соответствие двоичные цифры — 0 и 1. Информация на МД записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических окружностей - дорожек. Каждая дорожка разбита на сектора (1 сектор = 512 б). Обмен между дисками и ОП происходит целым числом секторов. Кластер — минимальная единица размещения информации на диске, он может содержать один и более смежных секторов дорожки. При записи и чтении МД вращается вокруг своей оси, а механизм управления магнитной головкой подводит ее к выбранной для записи или чтения дорожке.

НЖМД или «винчестеры» изготовлены из сплавов алюминия или из керамики и покрыты ферролаком, вместе с блоком магнитных головок помещены в герметически закрытый корпус. Емкость накопителей за счет чрезвычайно плотной записи достигает нескольких гигабайт, быстродействие также выше, чем у съемных дисков (за счет увеличения скорости вращения, т.к. диск жестко закреплен на оси вращения). Первая модель появилась на фирме IBM в 1973 г. Она имела емкость 16 Кб и 30 дорожек/30 секторов. Диаметр ЖМД: 3,5" (есть 1,8" и 5,25"). Скорость вращения 7200 об/мин, время доступа — 6 мс.

Каждым ЖМД проходит процедуру низкоуровневого форматирования — на носитель записывается служебная информация, которая определяет разметку цилиндров диска на сектора и нумерует их, маркируются дефектные сектора для исключения их из процесса эксплуатации диска. В ПК имеется один или два накопителя. Один ЖД можно разбить при помощи специальной программы на несколько логических дисков и работать с ними как с разными ЖД.

22. Особенности контроллеров НЖМД для построения серверов ЛВС

Контроллеры служат для обеспечения прямой связи с ОП, минуя МП, они используются для устройств быстрого обмена данными с ОП – НЖМД.

Контроллеры служат для обеспечения работы в групповом или сетевом режиме.

Особенности НЖМД или «винчестеры». Емкость накопителей за счет чрезвычайно плотной записи достигает нескольких гигабайт, быстродействие также выше, чем у съемных дисков (за счет увеличения скорости вращения, т.к. диск жестко закреплен на оси вращения).

23. Оптические диски и CD-ROM, особенности применения для распространения и хранения информации

Диски относятся к носителям информации с прямым доступом, т.е. ПК может обратиться к дорожке, на которой начинается участок с искомой информацией или куда нужно записать новую информацию, непосредственно.

НОД (накопители на оптических дисках) делятся на:

не перезаписываемые лазерно-оптические диски или компакт-диски (CD-ROM). Поставляются фирмой-изготовителем с уже записанной на них информацией. Запись на них возможна в лабораторных условиях лазерным лучом большой мощности. В оптическом дисководе ПК эта дорожка читается лазерным лучом меньшей мощности. Ввиду чрезвычайно плотной записи CD-ROM имеют емкость до 1,5 Гб, время доступа от 30 до 300 мс, скорость считывания данных от 150 до 1500 Кб/сек;

перезаписываемые CD-диски имеют возможность записывать информацию прямо с ПК, но для этого необходимо специальное устройство.

Магнитооптические диски (ZIP) — запись на такой диск производится под высокой температурой намагничиванием активного слоя, а считывание — лучом лазера. Эти диски удобны для хранения информации, но оборудование стоит дорого. Емкость такого диска до 20,8 Мб, время доступа от 15 до 150 мс, скорость считывания информации до 2000 Кб/сек.

Компакт-диск

Компакт-диск («CD», «Shape CD», «CD-ROM», «КД ПЗУ») — оптический носитель информации в виде диска с отверстием в центре, информация с которого считывается с помощью лазера. Изначально компакт-диск был создан для цифрового хранения аудио, однако в настоящее время широко используется как устройство хранения данных широкого назначения. Аудио-компакт-диски по формату отличаются от компакт-дисков с данными, и CD-плееры обычно могут воспроизводить только их (на компьютере, конечно, можно прочитать оба вида дисков). Встречаются диски, содержащие как аудиоинформацию, так и данные — их можно и послушать на CD-плеере, и прочитать на компьютере. С развитием mp3 производители бытовых CD-плееров и музыкальных центров начали снабжать их возможностью чтения mp3-файлов с CD-ROM’ов.

Аббревиатура «CD-ROM» означает «Compact Disc Read Only Memory» что в переводе обозначает компакт-диск с возможностью чтения. «КД ПЗУ» означает «Компакт-диск, постоянное запоминающее устройство». CD-ROM’ом часто ошибочно называют CD-привод для чтения компакт-дисков.

24. Что такое SPP, ECP, EPP?

Это режимы работы параллельного (LPT) порта:

SPP (Standard Parallel Port — стандартный параллельный порт) — обычный интерфейс PC AT. Осуществляет 8-разрядный вывод данных с синхронизацией по опросу или по прерываниям. Максимальная скорость вывода — около 80 кб/с. Может использоваться для ввода информации по линиям состояния, максимальная скорость ввода — примерно вдвое меньше.

EPP (Enhanced Parallel Port — расширенный параллельный порт) — скоростной двунаправленный вариант интерфейса. Изменено назначение некоторых сигналов, введена возможность адресации нескольких логических устройств и 8-разрядного ввода данных, 16-байтовый аппаратный FIFO-буфер. Максимальная скорость обмена — до 2 Мб/с.

ECP (Enhanced Capability Port — порт с расширенными возможностями) — интеллектуальный вариант EPP. Введена возможность разделения передаваемой информации на команды и данные, поддержка DMA и сжатия передаваемых данных методом RLE (Run-Length Encoding — кодирование повторяющихся серий).

25. Что такое IR Connector?

Infrared Connector - разъем для инфракрасного излучателя/приемника. Подключен к одному из встроенных COM-портов (обычно - COM2) и позволяет установить беспроводную связь с любым устройством, снабженным подобным излучателем и приемником. Работает по тому же

принципу, что и пульты управления бытовой радиоаппаратурой.

26. Что такое USB, AGP, ACPI?

USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная магистраль). Это одно из последних нововведений в архитектурах материнских плат. Этот стандарт определяет способ взаимодействия компьютера с периферийным оборудованием. Он позволяет подключать до 256 различных устройств, имеющих последовательный интерфейс. Устройства могут включаться цепочками (каждое следующее устройство подключается к предыдущему). Производительность шины USB относительно невелика и составляет до 1,5Мбит/с, но для таких устройств, как клавиатура, мышь, модем, джойстик и т.п., этого достаточно. Удобство шины состоит в том, что она практически исключает конфликты между различным оборудованием, позволяет подключать и отключать устройства в «горячем режиме» (не выключая компьютер) и позволяет объединять несколько компьютеров в простейшую локальную сеть без применения специального оборудования и программного обеспечения.

AGP (Advanced Graphic Port)

Видеоадаптер — устройство, требующее особенно высокой скорости передачи данных. Как при внедрении локальной шины VLB, так и при внедрении локальной шины PCI видеоадаптер всегда был первым устройством, «врезаемым» в новую шину. Сегодня параметры шины PCI уже не соответствуют требованиям видеоадаптеров, поэтому для них разработана отдельная шина, получившая название AGP (Advanced Graphic Port — усовершенствованный графический порт). Частота этой шины соответствует частоте шины PCI (33МГц или 66МГц), но она имеет много более высокую пропускную способность — до 1066Мбайт/с (в режиме четырехкратного умножения).

ACPI

(Advanced Configuration Power Interface - интерфейс расширенной конфигурации по питанию) - предложенная Microsoft единая система управления питанием для всех компьютеров, наподобие используемой в NoteBook. В частности, позволяет предусмотрено сохранение состояния системы перед отключением питания, с последующим его восстановлением без полной перезагрузки.

27. Устройства ввода (принтеры – матричный, струйный, лазерный; монитор)

В качестве устройств вывода данных, дополнительных к монитору, используют печатающие устройства (принтеры), позволяющие получать копии документов на бумаге или прозрачном носителе. По принципу действия различают матричные, лазерные, светодиодные и струйные принтеры.

Матричные принтеры:

Это простейшие печатающие устройства. Данные выводятся на бумагу в виде оттиска, образующегося при ударе цилиндрических стержней («иголок») через красящую ленту. Качество печати матричных принтеров напрямую зависит от количества иголок в печатающей головке. Наибольшее распространение имеют 9-игольчатые и 24-игольчатые матричные принтеры. Последние позволяют получать оттиски документов, не уступающие по качеству документам, исполненным на пишущей машинке. Производительность работы матричных принтеров оценивают по количеству печатаемых знаков в секунду.

Лазерные принтеры обеспечивают высокое качество печати, не уступающее, а во многих случаях и превосходящее полиграфическое. Они отличаются также высокой скоростью печати, которая измеряется в страницах в минуту. Как и в матричных принтерах, итоговое изображение формируется из отдельных точек.

Принцип действия лазерных принтеров следующий:

·  в соответствии с поступающими данными лазерная головка испускает световые импульсы, которые отражаются от зеркала и попадают на поверхность светочувствительного барабана;

·  горизонтальная развертка изображения выполняется вращением зеркала;

·  участки поверхности светочувствительного барабана, получившие световой импульс, приобретают статический заряд;

·  барабан при вращении проходит через контейнер, наполненный красящим составом (тонером), и тонер закрепляется на участках, имеющих статический заряд;

·  при дальнейшем вращении барабана происходит контакт его поверхности с бумажным листом, в результате чего происходит перенос тонера на бумагу;

·  лист бумаги с нанесенным на него тонером протягивается через нагревательный элемент, в результате чего частицы тонера спекаются и закрепляются на бумаге.

Струйные принтеры

В струйных печатающих устройствах изображение на бумаге формируется из пятен, образующихся при попадании капель красителя на бумагу. Выброс микрокапель красителя происходит под давлением, которое развивается в печатающей головке за счет парообразования. В некоторых моделях капля выбрасывается щелчком в результате пьезоэлектрического эффекта — этот метод позволяет обеспечить более стабильную форму капли, близкую к сферической.

Качество печати изображения во многом зависит от формы капли и ее размера, а также от характера впитывания жидкого красителя поверхностью бумаги. В этих условиях особую роль играют вязкостные свойства красителя и свойства бумаги.

К положительным свойствам струйных печатающих устройств следует отнести относительно небольшое количество движущихся механических частей и, соответственно, простоту и надежность механической части устройства и его относительно низкую стоимость. Основным недостатком, по сравнению с лазерными принтерами, является нестабильность получаемого разрешения, что ограничивает возможность их применения в черно-белой полутоновой печати.

Монитор

Большинством параметров изображения, полученного на экране монитора, можно управлять программно. Программные средства, предназначенные для этой цели, обычно входят в системный комплект программного обеспечения.

28. Коммуникационные устройства (сетевая плата, модем)

Модем

Устройство, предназначенное для обмена информацией между удаленными компьютерами по каналам связи, принято называть модемом (модулятор + демодулятор). При этом под каналом связи понимают физические линии (проводные, оптоволоконные, кабельные, радиочастотные), способ их использования (коммутируемые и выделенные) и способ передачи данных (цифровые или аналоговые сигналы). В зависимости от типа канала связи устройства приема-передачи подразделяют на радиомодемы, кабельные модемы и прочие. Наиболее широкое применение нашли модемы, ориентированные на подключение к коммутируемым телефонным каналам связи.

Цифровые данные, поступающие в модем из компьютера, преобразуются в нем путем модуляции (по амплитуде, частоте, фазе) в соответствии с избранным стандартом (протоколом) и направляются в телефонную линию. Модем-приемник, понимающий данный протокол, осуществляет обратное преобразование (демодуляцию) и пересылает восстановленные цифровые данные в свой компьютер. Таким образом, обеспечивается удаленная связь между компьютерами и обмен данными между ними.

К основным потребительским параметрам модемов относятся:

-  производительность (бит/с);

-  поддерживаемые протоколы связи и коррекции ошибок;

-  шинный интерфейс, если модем внутренний (ISA или РСГ).

От производительности модема зависит объем данных, передаваемых в единицу времени. От поддерживаемых протоколов зависит эффективность взаимодействия данного модема с сопредельными модемами (вероятность того, что они вступят во взаимодействие друг с другом при оптимальных настройках). От шинного интерфейса в настоящее время пока зависит только простота установки и настройки модема (в дальнейшем при общем совершенствовании каналов связи шинный интерфейс начнет оказывать влияние и на производительность).

Сетевая плата

Платы сетевого адаптера выступают в качестве физического интерфейса, или соединения между компьютером и сетевым кабелем. Платы вставляются в специальные гнезда (слоты расширения) всех компьютеров и серверов. Чтобы обеспечить физическое соединение между компьютером и сетью, к соответствующему разъему, или порту, платы (после ее установки) подключают сетевой кабель. Назначение платы сетевого адаптера:

 - подготовка данных, поступающих от компьютера, к передаче по

 сетевому кабелю;

 - передача данных другому компьютеру;

 - управление потоком данных между компьютером и кабельной системой;

 - плата сетевого адаптера принимает данные из сетевого кабеля и переводит в форму, понятную центральному процессору компьютера.

Плата сетевого адаптера состоит из аппаратной части и встроенных программ, записанных в ПЗУ (постоянном запоминающем устройстве). Эти программы реализуют функции подуровней управления логической связью и управление доступом к среде канального уровня модели OSI.

Список используемой литературы

(1) В. Бройдо, О. Ильина. Архитектура ЭВМ и систем. Учебник для вузов 2006-05-07

(2) С.В. Симонович. Информатика. Базовый Курс. 2-ое издание

(3) Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. СПб.: Издательство "Питер", 2000. - 816 c.

(4) Е.П. Бененсон, И.М. Витенберг, В.В. Мельников и д.р. Печатающие устройства персональных для ЭВМ: Справочник /: Под ред. И.М. Витенберга. - М.: Радио и связь, 1992.-208 с.