Информагика

У /

Накопители но могнитнын Эискан

Магнитные диски в качестве запоминающей среды используют магнитные материалы со специальными свойствами, позволяющими фиксировать два состояния. Информация на магнитные диски запи­сывается и считывается магнитной головкой, которая перемещается радиально с фиксированным шагом, а сам диск при этом вращается вокруг своей оси. Головка считывает или записывает информацию, расположенную на концентрической окружности, которая называется дорожкой или треком. Количество дорожек на диске определяется шагом перемещения головки я зависит от технических характерис­тик привода диска и качества самого диска. За один оборот диска может быть считана информация с одной дорожки. Общее время доступа к информации на диске складывается из времени перемеще­ния головки на нужную дорожку и времени одного оборота диска. Каждая дорожка дополнительно разбивается на ряд участков — сек­торов. Сектор содержит минимальный блок информации, который может быть записан или считан с диска. Чтение и запись на диск осуществляется блоками, поэтому дисководы называют блочными устройствами.

Физическая структура диска определяется количеством дорожек и числом секторов на каждой дорожке. Она задается при формати­ровании диска, которое выполняется специальными программами и должно быть проведено перед первым использованием диска для за­писи информации.

Кроме физической структуры диска, говорят еще о логической структуре диска. Логическая структура определяется файловой систе­мой, которая реализована на диске и зависит от операционной сис­темы компьютера, на котором используется данный диск. Логичес­кая структура подразумевает выделение некоторого количества секторов для выполнения служебных функций размещения файлов и каталогов на диске.

Дисководы магнитных дисков делятся на дисководы для сменных носителей (дискет) и дисководы жестких дисков (винчестеры), кото­рые устанавливаются в системном блоке компьютера. Сменные маг­нитные диски изготавливаются на основе гибкого синтетического материала, на который с обеих сторон нанесен слой магнитного ма­териала. Такие гибкие диски имеют объем хранимой информации 1,44—2,88 Мбайт. Все сменные носители на дисках, в том числе и

рассмотренные далее оптические диски, характеризуются своим ди­аметром, или форм-фактором. Наибольшее распространение получи­ли гибкие магнитные диски с форм-фактором 3,5 дюйма. Но суще­ствуют диски с форм-фактором 5,25 дюйма и 1,8 дюйма.

Кроме гибких дисков широкое распространение получили смен­ные магнитные носители типа 71Р. Использование более совершен­ной системы позиционирования головок системы привода позво­лило увеличить плотность записи, и довести его для диска с форм-фактором 3,5 дюйма до 250 Мбайт. К сожалению, диски 71Р несовместимы с обычными гибкими дисками и для их использова­ния приходится устанавливать специальный привод 21Р.

Основа жесткого диска изготавливается из сплавов алюминия или керамики, на который наносится магнитный слой. Жесткость диска позволяет увеличить плотность записи, по сравнению с гиб­ким диском. Несколько жестких дисков надеваются на одну общую ось и представляют собой пакет дисков. Такие пакеты позволяют резко увеличить объем информации, хранящейся на одном дисково­де жесткого диска. В настоящее время используются дисководы с объемом 120—750 Гбайт, и эти значения постоянно увеличиваются.

Накопители на оптический Эискак

Оптический компакт-диск (Сотрас! Шз/с (СП)), который был предложен в 1982 г. фирмами РИШрз и Зопу 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. Запись начинается от центра диска и занимает приблизительно 32 мм 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 СО-Кесос1аЫе (СО-К). 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 — СВ-Ке]УгИаЫе (СВ-КДУ). 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 вы-

сокой 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 — цифро­вой универсальный диск ^щ^^а^ УегзаШе Шз/с (ВУП). Впадины на них имеют меньший диаметр (0,4 микрона), а спираль размещается с плотностью 0,74 микрона между дорожками (вместо 1,6 микрон у СО). Это позволило увеличить объем информации на диске до 4,7 Гбайт. Дальнейшее увеличение объема информации обеспечива­ется применением двусторонних ОУО.

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 (Р1азИ-тетогу). 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 маг-

нитного поля ферроэлектрика изменяет сопротивления этого участ­ка слоя. При считывании, на один крайний слой подается напряже­ние, а на втором слое замеряется напряжение, прошедшее через фер-роэлектрик, которое будет иметь разное значение для участков с разным направлением магнитного момента. Такой тип флэш-памя­ти получил название РКАМ (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 х 16x7 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.

2.7.5. Внешние устройства

Видеотерминалы

Видеотерминалы предназначены для оперативного отображения текстовой и графической информации в целях визуального воспри­ятия ее пользователем. Видеотерминал состоит из видеомонитора (дисплея) и видеоконтроллера.

Для персональных компьютеров используются мониторы следу­ющих типов:

• на основе электроннолучевой трубки (ЭЛТ)\

• на основе жидкокристаллических индикаторов (ЖКИ, ЬСО —

• плазменные мониторы (РПР — Р1азта П18р1ау Рапе18);

• электролюминесцентные мониторы (РЕО — Р1е1сЗ Епиююп П18р1ау);

• самоизлучающие мониторы (ЬЕР — 1л§М Егш88юп Р1а8{Ю8).
Основными характеристиками мониторов являются следующие.
Размер экрана монитора, который задается обычно величиной его

диагонали в дюймах. Домашние персональные компьютеры оснаща­ются мониторами с размерами 15 или 17 дюймов, а для профессио­нальной работы, требующей отображения мелких деталей, исполь­зуются мониторы с размерами 21 и 22 дюйма.

Еще одна важная характеристика монитора — разрешающая спо­собность, которая определяется числом пикселей (световых точек) по горизонтали и вертикали. Стандартные значения разрешающей спо­собности современных мониторов следующие: 800x600, 1024x768, 1800x1440, 2048x1536 и др. Значение разрешающей способности оп­ределяет качество изображения на экране.

Рабочая частота кадровой развертки определяет скорость смены кадров изображения, она влияет на утомляемость глаз при продол­жительной работе на компьютере. Чем выше частота кадровой раз­вертки, тем меньше утомляемость глаз. Частота смены кадров во мно­гом зависит от разрешающей способности экрана: чем выше разрешающая способность, тем меньше частота смены кадров, на­пример, при разрешении 800x600 максимальная частота смены кад­ров может составить 120 Гц, а при разрешении 1600x1200 — 67 Гц.

На разрешающую способность монитора и качество изображе­ния влияет объем видеопамяти. Современные видеоконтроллеры для хранения цвета каждого пикселя расходуют до 4 байт памяти, для чего необходимо иметь объем видеопамяти от 32 до 128 Мбайт. Боль­ший объем видеопамяти позволяет устанавливать более высокий ре­жим разрешения и большее число цветов для каждого пикселя.

Мониторы на основе ЭЛТ используют электроннолучевые труб­ки, применяемые в обычных телевизионных приемниках, и устрой­ства, формирующего на экране точки (пиксели). Луч, двигающийся горизонтально, периодически засвечивает люминофор экрана, кото­рый под действием потока электронов начинает светиться, образуя точку. Для цветных мониторов засветка каждой точки осуществляет­ся тремя лучами, вызывающими свечение люминофора соответству­ющего цвета — красного, зеленого и синего. Цвет точки создается смешением этих трех основных цветов и зависит от интенсивности каждого электронного луча. Цветной монитор может отображать до 16 млн оттенков в каждой точке.

Мониторы на жидкокристаллических индикаторах представляют собой плоские панели. Эти мониторы используют специальную про­зрачную жидкость, которая при определенных напряженностях элек­тростатического поля кристаллизуется, при этом изменяется ее про­зрачность и коэффициент преломления световых лучей. Эти эффекты используются для формирования изображения. Конструктивно такой монитор выполнен в виде двух электропроводящих стеклянных пла-

стин, между которыми помещен слой кристаллизующейся жидкости. Для создания электростатического поля стеклянная пластина покры­та матрицей прозрачных проводников, а пиксель формируется на пересечении вертикального и горизонтального проводника. Иногда на пересечении проводников ставят активный управляющий элемент — транзистор. Такие экраны, которые получили название ТРТ-экра-нов (ТЫп Р11т Тгагш81:ог — тонкопленочный транзистор), имеют луч­шую яркость и предоставляют возможность смотреть на экран даже с отклонением до 45° от вертикали. Этот показатель отличает ТРТ-экраны от экранов с пассивной матрицей, которые обеспечивали качество изображения только при фронтальном наблюдении.

В плазменных мониторах изображение формируется светом, вы­деляемым при газовом разряде в каждом пикселе экрана. Конструк­тивно плазменная панель состоит из трех стеклянных пластин, на две из которых нанесены тонкие прозрачные проводники: на одну вер­тикально, на другую — горизонтально. Между ними находится тре­тья пластина, в которой в местах пересечения проводников двух пер­вых пластин имеются сквозные отверстия. Эти отверстия при сборке заполняются инертным газом: неоном или аргоном, они и образуют пиксели. Плазма газового разряда, возникающая при подаче высо­кочастотного напряжения на вертикальный и горизонтальный про­водники, излучает свет в ультрафиолетовом диапазоне, который вы­зывает свечение люминофора. Каждый пиксель представляет собой миниатюрную лампу дневного света. Высокая яркость и контраст­ность, отсутствие дрожания изображения, а также большой угол от­клонения от нормали, при котором изображение сохраняет высокое качество, являются большими преимуществами таких мониторов. К недостаткам можно отнести недостаточную пока разрешающую способность и достаточно быстрое (пять лет при офисном исполь­зовании) ухудшение качества люминофора. Пока такие мониторы ис­пользуются только для конференций и презентаций.

Электролюминесцентные мониторы состоят из двух пластин, с ор­тогонально нанесенными на них прозрачными проводниками. На одну из пластин нанесен слой люминофора, который начинает све­титься при подаче напряжения на проводники в точке их пересече­ния, образуя пиксель.

Самоизлучающие мониторы используют матрицу пикселей, пост­роенную на основе полупроводникового материала, излучающего свет

при подаче на него напряжения (светодиод). На сегодняшний день имеются монохромные самоизлучающие дисплеи с желтым свечени­ем, но они уступают по сроку службы ^С^ мониторам. Удалось со­здать органический проводник, имеющий широкий спектр излуче­ния. На основе этого материала планируется создать полноразмерный цветной самоизлучающий монитор. Достоинства таких мониторов заключаются в том, что они обеспечивают 180-градусный обзор, ра­ботают при низком напряжении питания и имеют малый вес.

Устройства ручного ВВоЭа инсрормаиии

Клавиатура. Клавиатурой называется устройство для ручного ввода информации в компьютер. Современные типы клавиатур раз­личаются, в основном, принципом формирования сигнала при на­жатии клавиши. Наиболее распространенные клавиатуры имеют под каждой клавишей купол, выполненный из специальной резины, ко­торый прогибается при нажатии клавиши и замыкает контакты про­водящим слоем, расположенным на куполе. У некоторых клавиатур под каждой клавишей находится магнит, который при нажатии перемещается и проходит через катушку, наводя в ней ток самоин­дукции.

Среди современных типов клавиатур можно отметить беспровод­ную клавиатуру, в которой передача информации в компьютер про­исходит с помощью датчика инфракрасного излучения, аналогично пультам управления различной бытовой техники. Такая клавиатура позволяет работать в любом удобном для пользователя месте поме­щения, не привязываясь к расположению системного блока. Можно также отметить гибкую резиновую клавиатуру, которая работает бес­шумно, защищена от механических и химических разрушающих воз­действий, очень тонкая и может быть свернута в виде цилиндра.

Клавиатурный процессор, который обрабатывает сигналы от кла­виатуры, определяет номер клавиши, которая была нажата, так на­зываемый скан-код, а сервисные программы операционной системы уже определяют, какой именно символ или команда были введены. Такой подход позволяет сопоставлять каждой клавише больше одного символа. Так, например, алфавитные клавиши клавиатуры ассоции­руются с четырьмя различными символами: строчными и прописны­ми символами латинского и национального алфавита. Точно так же происходит и с управляющими клавишами. При нажатии клавиши

клавиатурный процессор посылает в специальный буфер клавиату­ры, расположенный в оперативной памяти, скан-код клавиши, со­стоящий из двух байт: байта собственно скан-кода и байта, опреде­ляющего какие дополнительные управляющие клавиши при этом удерживались нажатыми. К управляющим клавишам относятся кла­виши С1г1, АН, 8Ый, которые еще и различаются по месту располо­жения: левые и правые, а также их комбинации. Сервисная програм­ма читает из буфера клавиатуры эти два байта и передает их в программу, которая решает, какой именно символ или управляющий сигнал необходимо отобразить. Такой подход к обработке нажатий клавиш значительно расширяет возможности клавиатуры при зада­нии управляющих комбинаций клавиш или при смене националь­ного алфавита. Специальная программа в операционной системе \УтсЗо\У8, например, позволяет изменить целиком раскладку клавиш или национальный алфавит, или значения отдельных клавиш.

Клавиатурный процессор предоставляет пользователю еще одну интересную возможность: ввода символа, который не отображен на клавиатуре. Для этого на малой цифровой клавиатуре (она располо­жена слева) набирается десятичный код требуемого символа при од­новременном удерживании клавиши АН. Таким образом можно вве­сти символ псевдографики или управляющий символ, отсутствующий на клавиатуре.

Манипулятор типа «мышь». В качестве дополнительных уст­ройств для ручного ввода информации наиболее широко использу­ются устройства графического ввода типа «мышь» и устройства для ввода информации в игровые программы — джойстики.

Манипулятор «мышь» представляет, особенно для начинающих пользователей, необходимое средство для работы с компьютером. Со­временные графические операционные системы предоставляют пользователю графические объекты, размещенные на экране дисп­лея, и обращение к ним производится с помощью движущегося по экрану специального значка — курсора, обычно имеющего вид стрел­ки, который позволяет активизировать объект, не задумываясь о ко­мандах, которые при этом выполняются. Профессиональные пользо­ватели активизируют работу объектов командами с клавиатуры, так как это ускоряет работу и не требует перемещения рук от клавиату­ры. Но и профессионалы пользуются мышью, например, работая в графических редакторах или создавая приложения в визуальных сре-

дах программирования. Мышь используется и в некоторых игровых программах.

Мышь представляет собой электронно-механическое устройство, внешний вид которой и принцип действия весьма разнообразны. Например, в портативных компьютерах мышь вмонтирована в его корпус и представляет собой площадку с сенсорами, которые отсле­живают движения пальца по площадке и силу его давления и пере­мещают курсор по экрану или, при более сильном нажатии, выпол­няют команду. Такие устройства получили названия трекпоинты или трекпады. Но наиболее популярные типы мыши, применяемые в настольных компьютерах, имеют вид небольшой коробочки, сверху которой находятся две кнопки управления командами мыши и ко­лесико скроллинга, применяемого для прокрутки информации в не­которых приложениях. На нижней части находится механическое или электронное устройство, отслеживающее перемещение мыши по по­верхности.

Механическое устройство состоит из резинового шарика, враща­ющегося, при перемещении мыши, и двух роликов, расположенных под прямым углом друг к другу. Ролики, в свою очередь, вращают ко­лесики с прорезями. Свет от светодиода через прорезь попадает на фотодиод, который отсчитывает число прорезей и направление их прохождения, преобразуя их в вертикальную и горизонтальную со­ставляющие движения. Эти сигналы поступают в компьютер, и сер­висная программа, управляющая курсором мыши, перемещает курсор на экране в требуемом направлении. Эта же программа отслеживает нажатие левой и правой кнопки и число их нажатий за определенный промежуток времени. Программа способна отследить любое количе­ство нажатий от одного до тридцати двух тысяч, однако на практике используется только одиночный или двойной щелчок кнопки.

Электронные устройства перемещения используют принцип об­работки отраженных световых импульсов от поверхности, по кото­рой перемещается мышь. Такие устройства значительно надежнее механических. Выпускаются мыши, передающие информацию в ком­пьютер по инфракрасному каналу. У таких мышей отсутствует «хво­стик», связывающий ее с компьютером, из-за которого она и полу­чила свое имя.

Джойстик. Манипулятор типа джойстик является основным ус­тройством для управления многочисленными компьютерными игра-

ми. Хотя большинство игровых программ допускают управление от клавиатуры, джойстики обеспечивают больший контроль над игрой и значительно полнее передают реальную игровую ситуацию, связан­ную с работой авиационных, автомобильных и иных имитаторов дви­жения. Для истинных фанатов игр выпускают джойстики, похожие на реальные органы управления объектом: штурвалы, педали, рули и даже целые кабины.

Простейший джойстик представляет собой основание с укреп­ленной на ней подвижной рукояткой, на которой размещены четы­ре кнопки и двухпозиционный курок. Отклонение рукоятки может осуществляться во все стороны и имитирует штурвал самолета или рычаг управления танком. Функции всех кнопок и положения руко­ятки программируются и для разных игр могут иметь разные дей­ствия. Некоторые дорогие модели имеют механизм обратной связи игры с рукояткой джойстика, при этом рукоятка оказывает некото­рое сопротивление перемещению, имитируя сопротивление среды, в котором перемещается объект. Для подключения джойстика к ком­пьютеру используется стандартный вход, размещаемый обычно на разъеме звуковой карты, или другой стандартный вход компьютера.

Устройство печоти

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 поточечное изображение ко­пии документов на бумаге или ином аналогичном материале, напри­мер, прозрачной пленке, применяемой для размножения документов типографским способом. Принтеры весьма разнообразны по прин­ципу действия и качеству воспроизведения изображения, по разме­ру бумаги, на которой они могут его воспроизводить, а также воз­можности печати цветных или только черно-белых изображений и скорости печати.

Основной характеристикой принтера, определяющей качество получаемого бумажного документа, является разрешающая спо­собность, измеряющаяся числом элементарных точек (с/ой), которые помещаются на одном дюйме — йо1з рег тсИ (ф/). Чем выше разре-

шающая способность, тем точнее воспроизводятся детали изображе­ния. Современные принтеры обеспечивают разрешение от 200 до 2880 ф1.

Еще одной важной характеристикой является производительность принтера, которая измеряется количеством страниц, изготовляемых принтером в минуту — ра%е рег ттШе (ррт). Обычно производитель­ность указывается для страниц формата А4.

Матричные принтеры. Изображение в матричных принтерах фор­мируется из точек, которые получаются путем удара тонкой иглы по красящей ленте, прижимаемой в момент удара к бумаге. Иглы, чис­ло которых составляет от 9 до 24, объединены в головке и размеще­ны в ней вертикально в один ряд. Каждая игла управляется отдель­ным магнитом, а головка движется горизонтально вдоль листа. Таким образом, за один проход головки получается полоса, высота которой в точках равна числу игл в головке. Скорость матричных принтеров не высока и составляет около 2 ррт. Разрешающая способность со­ставляет 200—360 фь Достоинством матричных принтеров является низкая стоимость расходных материалов (красящей ленты) и возмож­ность печати одновременно нескольких копий документа. К недо­статкам относится низкая скорость печати и шум при печати.

Струйные принтеры. В нашей стране это в настоящее время наи­более распространенный тип принтера. Печатающая головка струй­ного принтера вместо иголок содержит тонкие трубочки — сопла, че­рез которые на бумагу выбрасываются мельчайшие дозированные капли красителя. Число сопел в головке составляет от 12 до 64. Струйные принтеры выполняют и цветную печать. При цветной пе­чати цветная точка получается смешением в заданных пропорциях красителей трех основных цветов: голубого, пурпурного и желтого, выстреливаемого из трех сопел. Качество цветной печати получает­ся очень высокое и практически неотличимо от типографского.

К достоинствам струйных принтеров можно отнести: высокое разрешение, которое зависит от числа сопел в головке и составляет от 300 до 1200 с!р1; высокая скорость печати (до 10 ррт); 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. Лазерные принтеры обеспечивают наиболее качественную печать с наивысшим разрешением и скоростью. Изоб­ражение в них формируется в несколько этапов. На первом этапе происходит засветка узким прерывистым световым лучом от лазер­ного диода барабана, на который нанесен тонкий слой материала, электролизующегося под действием света. На втором этапе барабан посыпается мелкодисперсионным красящим порошком, который налипает на барабан в точках засветки, а лишний порошок удаляет­ся. Третий этап состоит в прокатывании барабана с налипшим на него порошком по бумаге, в результате чего краситель переходит на бумагу. На последнем этапе происходит термическая обработка бу­маги. Она нагревается до 200°С, в результате порошок расплавляет­ся и, проникая в структуру бумаги, закрепляется на ней. Лазерные принтеры могут обеспечить печать цветного изображения. Оно по­лучается нанесением на барабан порошков разных цветов.

К достоинствам лазерных принтеров можно отнести высокое качество печати, высокую скорость печати (до 40 ррт), а также низ­кую себестоимость копии и бесшумность в работе.

Плоттеры. Плоттеры, или графопостроители, используются, в основном, для вывода графической информации — чертежи, схемы, диаграммы 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: векторные и растро­вые. 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 струй-

ных 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.

Разнообразие существующих типов плоттеров и их высокая сто­имость требует тщательного анализа при выборе плоттера. Необхо­димо учесть такие параметры, как качество изображения, возмож­ности использования цветовой палитры, производительность, эксплуатационные расходы, выражающиеся в себестоимости одной копии полученного изображения.

Устройство поЭЭержки безбуможнык теннологий

До появления электронных носителей информации основным средством сохранения документов являлась бумага. Перевод бумаж­ных документов в электронные копии позволит сохранять их прак­тически вечно. Кроме того, развитие глобальной сети 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. Сканеры весьма разнообразны, и их можно классифициро­вать по целому ряду признаков. Прежде всего сканеры бывают чер­но-белые и цветные.

Черно-белые сканеры могут считывать штриховые и полутоно­вые изображения. Полутоновые изображения могут иметь 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 голубого цветов.

Следующая важная характеристика сканеров — разрешающая спо-

собность, измеряющаяся количеством различаемых точек на дюйм изображения, и составляет от 75 до 1600 ер!. 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 йр1. Для публикации картинок На ^еЬ-сайтах Интернета достаточно разрешения 80 ф1. 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. Оно 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 штриховых черно-белых. Снижается скорость сканирования и при увеличении разрешающей способнос­ти сканера.

Конструктивно сканеры делятся на четыре типа: ручные, план­шетные, роликовые и проекционные. Ручные сканеры перемещаются по изображению 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 за 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 помеща­ется 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 с на страницу формата А4.

К недостаткам планшетных сканеров можно отнести необходимость ручного позиционирования каждой страницы оригинала.

Роликовые 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.

Проекционные сканеры отличаются от других типов тем, что ори­гинал устанавливается в рамку, и сканирование проводится на про­свет, как правило, с масштабированием.

Устройство оброботки з^укоВой инсрормоиии

Звуковая карта — это периферийное устройство, которое еще несколько лет назад считалось экзотическим, а теперь стало почти стандартным и включено в состав основного набора микросхем сис­темных плат. Звуковая карта обеспечивает качество записи и воспро­изведения звуковой информации не хуже звукового компакт-диска. Имеет 16-битный стереофонический цифро-аналоговый и аналого-цифровой преобразователи для записи и воспроизведения звуковой информации с цифрового или аналогового носителей и микрофона. Поддерживает функции создания звуковых эффектов для игровых программ. Имеет стандартные выходы для подключения акустичес­кой системы компьютера и внешних усилителей звуковых частот.

Звуковая карта работает в трех основных режимах: создание, за­пись и воспроизведение звуковых сигналов. В режиме создания звука плата действует как музыкальный инструмент, синтезирующий слож­ный звуковой сигнал. Для синтеза используются два метода. Первый метод получил название РМ-синтеза. РМ-синтез осуществляется с помощью специальных генераторов, которые могут изменять часто­ту и амплитуду тона. Эти генераторы могут моделировать звучание определенного музыкального инструмента. На звуковой плате уста­навливаются от 4 до 18 генераторов, которые, соответственно, могут имитировать одновременное звучание 2—9 инструментов. Звук, син­тезированный РМ-методом, имеет некоторый «металлический» отте­нок и не похож на звучание настоящего музыкального инструмента.

Второй метод, получивший название УУТ-синтез, обеспечивает более высокое качество звучания. В основе этого синтеза лежат за­писанные ранее и хранящиеся в виде файлов образцы звучания му­зыкальных инструментов (МГО1-файлы). Д\Т-синтезаторы манипули­руют записанными образцами, создавая сложные музыкальные образы. Достоинство этого метода не только в высоком качестве син­тезированного звука, но и в том, что количество и типы музыкаль­ных инструментов можно расширить, установив на компьютер допол­нительные МГО1-файлы.

В режиме записи звуковая карта принимает звук от внешнего источника и производит его оцифровку, т.е. преобразует его из ана­логовой (непрерывной) формы в цифровую (дискретную) и сохраняет числовые данные в виде файлов на диски. Качество оцифрованного звука во многом зависит от разрядности преобразования и частоты дискретизации.

При воспроизведении звуковая карта может принимать оцифро­ванный или непрерывный сигнал. Для этого карта имеет специаль­ные разъемы для подключения источников непрерывного сигнала, вход для подключения, выход СО-диска и усилитель, позволяющий выводить сигнал на внешние акустические системы.

Качество оцифровываемого и воспроизводимого сигнала зависит от таких параметров звуковой карты, как частота дискретизации, ко­торая должна составлять не менее 44 кГц, разрядность оцифрован­ного сигнала (12—16 бит) и возможность стереофонической записи и воспроизведения.

Устройства Эля соединения компьютеров В сеть

Модем. Одной из популярных областей применения персональ­ного компьютера является работа в глобальной сети 1п1егпе1. К ней компьютер подключается по обычной телефонной или специальной линии с помощью устройства, которое называется модем (МОдулятор + ДЕМодулятор). Цифровые данные, поступающие в модем из ком­пьютера, преобразуются в нем путем модуляции в специальный непре­рывный сигнал, который и направляется в линию передачи. Модем-приемник осуществляет обратное преобразование сигнала (демодуляцию) и пересылает восстановленные цифровые данные в свой компьютер. Скорость передачи данных современными модема-

ми составляет 33 600 или 56 000 бит/с и зависит от поддерживаемого модемом протокола передачи. Модем конструктивно может быть вы­полнен как отдельное устройство, подключаемое к компьютеру через один из его стандартных последовательных входов или как внутрен­нее устройство, размещаемое внутри системного блока компьютера.

Развивающиеся цифровые технологии передачи данных, требую­щие значительно больших скоростей передачи и качества связи, тре­буют использования цифровых модемов. Цифровые модемы не явля­ются действительно модуляторами-демодуляторами сигналов, так как и на входе, и на выходе имеют импульсный сигнал. Они выпускаются разных модификаций для конкретных цифровых сетей и скорость пе­редатчика составляет от 300 Кбит/с до 2—5 Мбит/с. Выпускаются так­же сотовые модемы для работы в системе сотовой связи и радиомоде­мы, которые осуществляют прием и передачу в пределах прямой видимости пары модемов и работают на ультракоротких волнах.

Современная телекоммуникационная технология АВ8Ь (Азут-те*пс сН§иа1 зиЬзспЬег Нпез — «Асимметричная цифровая абонент­ская линия»), позволяющая передавать данные с высокой скоростью по обычным телефонным линиям, имеет различие скоростей обме­на данными в направлениях к абоненту и обратно. Асимметричный тип данной технологии делает ее идеальной для современных при­ложений, где объем передаваемых данных к абоненту в подавляющем большинстве случаев намного превышает объем данных, идущих от абонента в сторону сети. С помощью технологии АВ8Ь можно вес­ти передачу данных на скорости до 8 Мбит/с в направлении к або­ненту и до 1 Мбит/с в обратном направлении. Ее использование не требует прокладки дополнительного кабеля, так как для доступа в сеть используется имеющаяся телефонная линия, причем телефон свободен во время соединения с сетью.

Сетевая карта. Если компьютеры объединяются в сеть, для ко­торой прокладывается специальный кабель, то используются специ­альные платы расширения, вставляемые в слот расширения систем­ной платы. Такие платы называются сетевыми адаптерами или сетевыми картами. Скорость передачи данных по сети через сетевые карты в зависимости от типа применяемой технологии составляет 10 Мбит/С, 100 Мбит/С, 1 Гбит/С и 10 Гбит/С.

Сетевая карта имеет свой уникальный адрес, который однознач­но определяет адрес локального компьютера в сети. Она преобразу-

ет данные, поступающие к ней от компьютера, в специальные паке­ты — кадры, пересылает их адресату, т.е. другой сетевой карте, и от­вечает за надежную доставку указанному адресату по сети. Так как функции, которые выполняет сетевая карта, достаточно сложны, в ее состав включен специализированный процессор, обеспечивающий высокоскоростную аппаратную поддержку выполнения этих функ­ций. При выборе сетевой карты основным параметром является тип сети, в состав которой будет включен локальный компьютер. Извест­ные стандартные типы локальных сетей, такие как РВВ1 (РНэег В18-1пЪи(ес1 Ба1а 1п1егГасе —распределенный волоконный интерфейс дан­ных), ЕИтегпе! (эзернет, от лат. ае1Нег — эфир) и др., несовместимы между собой, и каждая сетевая карта поддерживает только опреде­ленный вид локальной сети.

2,8. Перспективы разВитиа тенническин сребстВ обработки инсрормаиии

При разработке и создании компьютеров и сопутствующей техники существенный и устойчивый приоритет в последние годы имеют сверхмощные суперкомпьютеры и миниатюрные и сверхминиа­тюрные компьютеры. Ведутся поисковые работы по созданию ком­пьютеров шестого поколения, базирующихся на распределенной «нейронной» архитектуре, — нейрокомпьютеров. Ближайшие прогно­зы по созданию новых функциональных устройств обещают созда­ние микропроцессоров с быстродействием 100 млн операций в секунду; встроенные сетевые и видеоинтерфейсы, плоские крупно­форматные дисплеи с разрешающей способностью 1200x1000 пиксе­лей и более; портативные, размером со спичечный коробок, магнит­ные диски емкостью более 100 Гбайт.

В сетевых технологиях предполагается повсеместное внедрение мультиканальных широкополосных радио-, волоконно-оптических и оп­тических каналов обмена информации в сети компьютеров, которые обеспечат практически неограниченную пропускную способность.

Предполагается широкое внедрение средств мультимедиа и, в первую очередь аудио- и видеосредств ввода и вывода информации и возможности общения с компьютером на естественном языке.

Поиск по сайту: