*****@***ru
Устройство ЭВМ
1. Принцип построения ЭВМ
1.1. Магистрально-модульный принцип построения ЭВМ
Электронно-вычислительная машина - это универсальное электронное устройство, предназначенное для работы с информацией.
Строго говоря, ЭВМ включает в себя две части: аппаратную часть (HARDWARE) и программную часть (SOFTWARE). Аппаратная часть - это все оборудование, которое входит в состав компьютера, а программная часть (программное обеспечение) - это те программы, которые в компьютере работают. Следует отметить, что сам по себе компьютер без программы работать не будет.
Под конфигурацией компьютера понимают его состав. Аппаратная конфигурация - это устройства, которые входят в состав компьютера, а программная конфигурация - это те программы, которые вы на своем компьютере установили.
Работа компьютера имитирует (моделирует) информационную деятельность человека. Существуют три основных вида информационной деятельности человека:
-прием (ввод) информации;
-запоминание информации (хранение информации);
-процесс мышления (обработка информации);
-передача (вывод) информации.
Компьютер в своем составе имеет устройства, выполняющие эти функции человека:
-устройства ввода;
-устройство памяти;
-процессор (устройство обработки информации);
-устройства вывода.
Эти четыре части обязательно присутствуют в любом компьютере. Чаще всего устройством ввода служит клавиатура, а устройством вывода – монитор. Но разным людям нужны разные аппаратные конфигурации. Писателю и бухгалтеру обязательно нужен принтер, художнику нужен сканер. Для того, чтобы компьютер мог работать с музыкой, звуком и речью, нужен CD ROM. Для подключения к телефонной сети нужен модем. Существует и множество других устройств, которые можно подключать к компьютеру.
Это устройства называют модулями.
Модуль – это функционально и конструктивно законченное устройство или блок ЭВМ.
Между модулями необходим обмен информацией, который осуществляется через магистраль.
Магистраль - это общая линия кабелей (шин), к которой параллельно подсоединяются модули. Подсоединяя через магистраль разные наборы модулей, мы получаем разную конфигурацию ЭВМ.
Рис. 1 Устройство ЭВМ
Такой магистрально-модульный принцип построения ЭВМ сейчас получил широкое распространение, т. к. обладает разными достоинствами:
1. Процессор управляет всеми устройствами с помощью одних и тех же команд;
2. Можно подключать к магистрали новые внешние устройства;
3. Можно легко заменять вышедшие из строя или устаревшие модули на новые.
4. Из готовых модулей можно составлять ЭВМ разной мощности и назначения.
Такой принцип построения ЭВМ часто называют принципом открытой архитектуры. Для того, чтобы части компьютера подходили друг к другу, регламентируются и стандартизируются входные и выходные параметры каждого из модулей, а также условия их сопряжения друг с другом.
У компьютера бывают внешние устройства и внутренние. Внешние устройства еще часто называют периферийными устройствами или просто периферией. К периферии относятся, как правило, устройства для приема и выдачи информации. К внутренним относятся те устройства, которые находятся внутри системного блока. В основном они занимаются обработкой и хранением информации.
Процессор осуществляет обработку информации и управляет работой других блоков. Обращение процессора к внешнему устройству похоже на вызов абонента по телефону. Все устройства пронумерованы. Когда нужно обратиться к внешнему устройству, в магистраль посылается его номер. Как и телефон, устройство может быть занято или свободно. Приняв сигнал «свободно», процессор посылает этому устройству необходимую информацию. Каждое внешнее устройство снабжено приемником сигналов – контроллером (или адаптером). Контроллер играет роль телефонного аппарата. Оно принимает сигнал от процессора и дешифрует его, согласовывает работу каждого устройства с центральным процессором.
1.2. Принципы Джона фон Неймана
Большинство современных ЭВМ строится на базе принципов, сформулированных американским ученым Джоном фон Нейманом еще в 1945 году в его предложениях по машине EDVAC. Эта ЭВМ была одной из первых машин с хранимой программой, т. е. программой, хранящейся в памяти машины, а не считываемой с перфокарты или другого подобного устройства. Перечислим основные принципы Джона фон Неймана:
1. Принцип программного управления. Работа ЭВМ осуществляется под управлением программы.
2. Принцип хранимой программы. Программа хранится в памяти ЭВМ как и остальные данные с которыми работает машина.
3. Принцип двоичного кодирования. Вся информация в компьютере кодируется в двоичном коде.
4. ЭВМ должна состоять из:
· арифметико-логического устройства, предназначенного для выполнения арифметических и логических операций;
· устройства управления, которое управляет всей работой машины;
· запоминающего устройства;
· устройства ввода-вывода информации.
Арифметико-логическое устройство и устройство управления обычно объединяются в одно, называемое центральным процессором.
2. Внутренние устройства ЭВМ
2.1. Процессор (центральный)
Центральный процессор – функциональная часть ЭВМ, выполняющая основные операции по обработке данных и управлению работой других блоков. Это наиболее сложный компонент ЭВМ как с точки зрения электроники, так и с точки зрения функциональных возможностей. Микропроцессор, как правило выполнен на одной сверхбольшой интегральной схеме (СБИС).
В состав центрального процессора входят арифметико-логическое устройство, устройство управления, внутренняя регистровая память (регистры), КЭШ-память и некоторые другие устройства.
1. АЛУ - арифметико-логическое устройство, предназначенное для выполнения арифметических и логических операций (то есть является собственно вычислителем ЭВМ). Операции выполняются с помощью электронных схем, каждая из которых состоит из нескольких тысяч элементов. Микросхемы имеют высокую плотность и быстродействие. На современном технологическом уровне все АЛУ можно разместить на одном кристалле полупроводникового элемента размером с конторскую скрепку.
Арифметико-логическое устройство формирует по двум входным переменным одну – выходную, выполняя заданную функцию (сложение, вычитание, сдвиг и т. д.). Выполняемая функция определяется микрокомандой, получаемой от устройств управления.
Действия с действительными числами (представленными в форме с плавающей запятой) выполняются в специальном блоке. В некоторых компьютерах (например, в IBM-386) с этой целью использовался арифметический сопроцессор.
В АЛУ имеются собственные регистры. Это набор программно-доступных быстродействующих ячеек памяти, которые называются регистрами процессора.
2. УУ - устройство управления, обеспечивающее общее управление логическим процессом по программе, хранящейся в основной памяти, и координацию работы всех устройств ПЭВМ. В простейшем случае УУ имеет в своем составе три устройства – регистр команд, который содержит код команды во время ее выполнения, программный счетчик, в котором содержится адрес очередной подлежащей выполнению команды, регистр адреса, в котором вычисляются адреса операндов, находящихся в памяти. Для связи пользователя с ЭВМ предусмотрен пульт управления, который позволяет выполнять такие действия, как сброс ЭВМ в начальное состояние, просмотр регистра или ячейки памяти, пошаговое выполнение программы при ее отладке и т. д.
3. Среди обязательного набора регистров процессора можно отметить следующие. Регистр данных – служит для временного хранения промежуточных результатов при выполнении операции. Регистр аккумулятор – регистр временного хранения, который используется в процессе вычислений (например, в нем формируется результат выполнения команды умножения). Регистр указатель стека – используется при операциях со стеком, т. е. такой структурой данных, которая работает по принципу: последним вошел – первым вышел, т. е. последнее записанное в него значение извлекается из него первым. Пока отметим только, что стеки используются для организации подпрограмм. Индексные, указательные и базовые регистры используются для хранения и вычисления адресов операндов в памяти. Регистры-счетчики используются для организации циклических участков в программах. Регистры общего назначения, имеющиеся во многих ЭВМ, могут использоваться для любых целей.
Микропроцессор характеризуется:
1) тактовой частотой;
2) разрядностью;
3) архитектурой.
1) Тактовая частота определяется максимальным временем выполнения элементарного действия в микропроцессоре. Работа микропроцессора (МП) синхронизируется импульсами тактовой частоты от задающего генератора. Чем выше тактовая частота МП (при прочих равных условиях) тем выше его быстродействие.
Быстродействие - скорость обработки информации (измеряется количеством операций в секунду). При одинаковой тактовой частоте быстродействие ПЭВМ может быть различно.
Pentium: частота от 75 до 266 МГц. Тактовая частота указывается сразу за моделью микропроцессора: Pentium /100.
2) Разрядностью МП называют максимальное количество разрядов двоичного кода, которые могут передаваться или обрабатываться одновременно.
Понятие «разрядность» включает:
· разрядность внутренних регистров МП;
· разрядность шины данных;
· разрядность шины адреса
Определяющую роль в принадлежности МП к тому или иному классу играет разрядность внутренних регистров (внутренняя длина слова). Она измеряется количеством бит информации, которую можно одновременно хранить или обрабатывать в них.
Разрядность шины данных измеряется количеством информации, которую можно передать по шине за один такт. От разрядности шины данных (внешней длины слова) зависит скорость передачи информации между МП и другими устройствами.
Разрядность шины адреса определяет адресное пространство МП, то есть максимальное количество полей (обычно байтов) памяти, к которым можно осуществить доступ. Если, например, разрядность шины адреса равна 20, то общее количество адресуемых ячеек памяти составит 220, т. е. примерно, один миллион ячеек.
3) Архитектура процессора в основном характеризуется набором тех регистров, которые входят в состав процессора.
2.2. Память
Память – устройство, предназначенное для приема, хранения и выдачи информации. Память делится на внешнюю и внутреннюю. Если объем внутренней памяти ограничен, то внешней не ограничен.
Основные характеристики памяти:
· Время доступа (быстродействие). Это промежуток времени, за который может быть записана или прочитана порция информации (например, содержимое ячейки памяти) после подачи ее адреса и соответствующего управляющего сигнала.
· Ёмкость. Ёмкость определяет максимальное количество информации, которое может храниться в памяти.
Чем больше емкость памяти, тем медленнее к ней доступ, поэтому в ЭВМ существует несколько запоминающих устройств, различающихся емкостью и быстродействием.
Таблица 1
Устройства памяти | Время доступа, с | Емкость, бит |
Регистры | (2-20)*10-9 | |
Оперативная память | (0,2-20)*10-6 | 106 – 108 |
Внешняя память | 10-100 | 1011 – 1012 |
2.3. Внутренняя память
Внутренняя память – это запоминающее устройство, напрямую связанное с процессором и предназначенное для хранения выполняемых программ и данных, непосредственно участвующих в операциях. Она имеет достаточно высокое быстродействие, но ограниченный объем.
На логическом уровне внутренняя память представляет собой совокупность ячеек, каждая из которых имеет свой уникальный номер или адрес. К содержимому ячеек можно обращаться путем указания их адресов. Каждая ячейка может быть использована для хранения либо порции данных, либо команды. В большинстве современных ЭВМ ячейка имеет разрядность 1 байт. Совокупность битов, которые АЛУ может одновременно поместить в регистр или обработать, обычно называют машинным словом.
Внутренняя память делится на ОЗУ и ПЗУ.
ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) служит для приема, временного хранения и выдачи информации. В нем содержатся программы и данные, доступные для использования процессором, а также промежуточные и окончательные результаты вычислений. ОЗУ является энергозависимым, т. е. при отключении питания информация из него исчезает (если нет батарейного или аккумуляторного питания). Оперативная память собирается на ферритовых сердечниках или полупроводниковых микросхемах.
Микропроцессор использует в своей работе только информацию, хранимую во внутренней памяти. Если же необходимые программы или данные находятся на другом устройстве, то они должны быть перед использованием помещены в ОЗУ.
ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) является энергонезависимым и обеспечивает надежное хранение и выдачу информации. Содержимое ПЗУ не может быть изменено. В нем хранятся часто используемые (универсальные) программы и данные (например, программа базовой системы ввода-вывода (BIOS – Basic Input and Output System), программы для проверки оборудования компьютера, инициирования загрузки ОС и выполнения базовых функций по обслуживанию устройств компьютера, программа настройки конфигурации компьютера).
CMOS – полупостоянная память, предназначенная для хранения параметров конфигурации компьютера. Она обладает низким энергопотреблением. Для нее используется специальный аккумулятор, поэтому ее содержимое не исчезает при выключении компьютера.
Кэш-память – сверхоперативная память, предназначена для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и ее извлечением из оперативной памяти. Она располагается как бы между микропроцессором и ОЗУ. Время доступа к кэш-памяти меньше, чем к обычной памяти.
В кэш-памяти хранятся часто используемые части программ и данные. При обращении микропроцессора к памяти сначала производится поиск нужной информации в кэш-памяти. Для работы с кэш-памятью имеется специальный контроллер, который анализирует выполняемую программу и пытается определить, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. Конечно, процессор может и подкачать информацию, которая и не понадобится. Отношение объема используемой информации из кэш-памяти к объему неиспользуемой определяет эффективность кэширования.
Современные процессоры имеют, как правило, встроенную кэш-память. Кроме того, на системной плате компьютера может быть установлена дополнительная кэш-память.
Видеопамять – память для хранения изображения, выводимого на экран монитора. Для видеопамяти в компьютере имеется особое устройство, называемое видеокартой, или графическим ускорителем. Видеокарту вообще можно рассматривать как самостоятельный специализированный компьютер, в нем есть и свой процессор, и оперативная память (та самая видеопамять, о которой идет речь), и ПЗУ с программой, управляющей работой процессора видеокарты.
2.4. Системная магистраль
Как уже отмечалось, блоки (модули) объединяются в ЭВМ посредством шин, совокупность которых образует системную магистраль. Системную магистраль также называют системной шиной или системным интерфейсом. Шины используются для передачи данных, адресов и управляющих сигналов.
Шина состоит из нескольких проводников (линий). Сигналы по линиям шины могут передаваться либо импульсами (наличие импульса соответствует логической 1, а отсутствие импульса – 0), либо уровнем напряжения (высокий уровень – логическая 1, низкий – 0). Шириной шины называется количество линий (проводников), входящих в состав шины.
В состав магистрали входит шина данных, по которой осуществляется обмен информацией между блоками ЭВМ, шины адреса, используемой для передачи адресов (номеров ячеек памяти или портов ввода-вывода, к которым происходит обращение), и шины управления для передачи управляющих сигналов. В IBM 486, например, ширина шины данных и шины адреса равна 32.
Магистраль подразделяется на три шины: управления, адреса и данных. Шина управления предназначена для передачи управляющих сигналов процессора: начать работу устройства, прервать его работу и т. д. Шина адреса предназначена для передачи адресов памяти и внешних устройств, к которым обращается процессор. По шине данных передается собственно информация, которая должна обрабатываться выбранным для этого устройством. Для подключения к магистрали используются порты.
2.5. Схема ЭВМ
 | |
 | |
 |  |
|
 |
3. Периферийные устройства ЭВМ
3.1. Контроллеры
Как отмечалось выше, контроллеры устройств принимают сигнал от процессора и дешифруют его. После получения команды от микропроцессора контроллер функционирует автономно, освобождая микропроцессор от выполнения специфических функций, требуемых для того или иного внешнего устройства. Так видеоконтроллер (контроллер монитора), получив сигнал в виде нулей и единиц, отдает, например, команду лучевой трубке вывести на экран некоторую букву. Контроллер размещается на отдельной печатной плате, вставляемой внутрь системного блока. Такие платы часто называют адаптерами внешних устройств (от адаптировать – приспосабливать).
Контроллер содержит регистры двух видов – регистр состояния и регистр данных. Эти регистры часто называют портами ввода-вывода. За каждым портом закреплен определенный номер – адрес порта. Порт (в переводе с английского port – ворота, дверь, отверстие) можно рассматривать по аналогии с ячейками памяти как ячейки, через которые можно записать информацию в периферийное устройство или, наоборот – прочитать из него.
3.2. Внешняя память
К внешней памяти относятся:
1. Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД, дисковод).
2. Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД, винчестер).
3. Накопители на оптических дисках (НОД, CD ROM).
4. Накопители на магнитных лентах (НМЛ, стример) и др.
1. НГМД (дисковод) - устройство со сменным носителем информации (дискетами) предназначено для записи на дискеты и считывания с них информации. Дискеты служат для хранения программ и данных небольшого объема и удобны для перенесения информации с одного компьютера на другой. Принцип записи заключается в намагничивании участков поверхности диска, что распознается при считывании. НГМД состоит из следующих узлов:
а) механического привода, обеспечивающего вращение диска;
б) блока магнитных головок чтения/записи;
в) системы позицирования магнитных головок (для перемещения по радиусу дискеты);
г) электронного блока, обеспечивающего управление накопителем и преобразование сигналов.
Информация на дисках размещается вдоль концентрических окружностей (дорожек). Каждая дорожка содержит определенное число секторов. Под сектором понимают участок дорожки, хранящий минимальную порцию информации, которая может быть считана с диска или записана на него. Каждый сектор имеет свой адрес. Форматирование диска - разметка дорожек и секторов.
2. НЖМД (винчестер) - накопитель на жестких магнитных дисках (носитель информации - несъемный).
Предназначены для хранения информации, часто используемой при работе с компьютером: программ операционной системы, часто используемых пакетов программ, редакторов документов, трансляторов с языков программирования и т. д.
Магнитные диски, система позицирования и блок магнитных головок помещены в герметически закрытый корпус. Сам диск обычно имеет металлическую основу. Герметизация диска позволила добиться качественного улучшения его характеристик благодаря идеальной чистоте рабочих поверхностей. Основная характеристика винчестера - его емкость. В отличие от гибкого диска жесткие диски вращаются непрерывно. Винчестеры более долговечны по сравнению с НГМД, т. к. в них отсутствует непосредственный контакт магнитных головок с поверхностью диска.
Основными характеристиками винчестера являются:
· объем диска (максимальное количество информации, которое может быть записано на диск);
· время доступа к данным на диске (современные диски имеют время доступа от 12 мс до 7 мс);
· скорость чтения/записи данных на диск.
Следует отметить, что скорость чтения/записи (пропускная способность ввода-вывода) зависит не только от диска, но и от его контроллера, типа шины, быстродействия процессора и т. д. На современных компьютерах скорость чтения/записи от 4-5 Мбайт/с и более.
3. НОД (CD ROM) – устройство для считывания информации с лазерных дисков (компакт-дисков). Лазерные диски обладают очень большой информационной емкостью.
Принцип работы: при записи информации лучи лазера выжигают маленькие углубления на диске, а при считывании – лучом лазера меньшей интенсивности освещается участок диска и считываются характеристики отраженного луча.
Для обозначения скорости дисковода обычно указывают, во сколько раз дисковод вращается быстрее, чем дисководы для аудиокомпакт-дисков. Так, дисковод одинарной скорости обеспечивает скорость чтения 150 Кбайт/с, двойной скорости – около 300 Кбайт/с и т. д.
Время доступа на компакт-диске – от 0,6 до 0,1 с.
4. НМЛ (стримеры) предназначены для чтения и записи информации на магнитных лентах. Они существенно отличаются по емкости (от 20 Мбайт до 40 Гбайт на 1 кассете), типу используемых кассет, скорости чтения/записи (от 100 Кбайт/с до 5 Мбайт/с и более), надежности записи на кассету и т. д.
Стримеры часто используют для создания резервных копий для винчестеров. Неудобны для поиска необходимой информации, т. к. для установки головки чтения/записи приходится перематывать часть кассеты до нужной записи.
3.3. Устройства вывода информации
3.3.1. Монитор
Монитор (дисплей) предназначен для вывода на экран текстовой и графической информации (без её длительной фиксации).
Любой дисплей состоит из экрана и электронного блока. Подключается дисплей к ПВЭМ через дисплейный адаптер (видеоадаптер или видеоконтроллер).
Дисплеи можно классифицировать по технике отображения информации – на электронно-лучевых трубках, с буквенно-цифровыми индикаторами, с матричными и твердотельными панелями. Мониторы на электронно-лучевых трубках бывают векторные, когда электронный луч в трубке непрерывно пробегает расстояние между двумя точками на экране, и растровые, когда луч высвечивает регулярную картинку растра (наподобие изображения фотографий в газете). Буквенно-цифровые и матричные мониторы строятся на электролюминесцентных индикаторах, светоизлучающих диодах, на газоразрядных приборах и жидких кристаллах, на тонкопленочных транзисторах и т. д.
Изображение на цветном мониторе с электронно-лучевой трубкой создается тремя электронными лучами, каждый из которых отвечает за свой цвет. За доли секунды лучи обегают весь экран, который покрыт люминофором, обладающим способностью гаснуть не сразу. Это создает иллюзию постоянного изображения.
Ясно, что электронный луч, т. е. поток электронов, сам по себе цветным не бывает. Цвет создает люминофор, нанесенный микрополосками на внутреннюю сторону экрана. Электронный луч, отвечающий за данный цвет, должен попасть точно на свой люминофор.
Технические характеристики дисплеев:
1. разрешающая способность (число высвечивающихся точек - пикселей по горизонтали и вертикали);
2. число высвечивающихся символов в текстовом режиме (число символов в строке и число строк);
3. количество воспроизводимых цветов или градации яркости;
4. размер экрана (обычно по диагонали);
5. частота обновления кадров;
6. уровень вредных излучений.
Разрешающая способность монитора напрямую связана с объемом растровой памяти. Монитору, к примеру, с двумя уровнями яркости и разрешающей способностью 640*200 точек требуется 26 Кбайт растровой памяти. Если при этом необходимо управлять 16 цветами для каждой точки, требуемый объем растровой памяти составит не менее 64 Кбайт, а при двуцветном экране с разрешающей способностью 1024*1024 потребуется уже 132 Кбайта растровой памяти.
Если в обычном телевизоре частота обновления кадров – 25 раз в секунду, то на компьютерном мониторе – зависимости от его качества – от 60 до 120 раз в секунду. Чем чаще изменяется изображение, тем меньше мерцание, и тем меньше устают глаза.
Дисплеи могут работать в одном из двух режимов: текстовом или графическом.
Текстовый режим -экран условно разбивается на отдельные участки -знакоместа (чаще всего на 25 строк по 80 символов). В каждое знакоместо может быть выведен один из 256 заранее заданных символов.
Графический режим предназначен для вывода на экран графиков, рисунков и т. д.
3.3.2. Принтеры
Принтеры (печатающие устройства) предназначены для вывода текстовой и графической информации на бумагу, т. е. позволяет получить твёрдую копию изображения для длительного хранения.
Принтеры бывают:
1.Ударные
1.1.литерные
2.1.струйные
2.Безударные
2.1.точечно-матричные
2.2.термографические
2.3.лазерные (электрографические)
2.4.магнитографические
Характеристики принтеров:
1. принцип действия (последовательно, построчно, постранично)
2. цветовые возможности
3. графические возможности
4. величина зерна
5. качество печати (зависит от 4-го)
6. скорость печати (быстродействие)
7. ёмкость буферной памяти
8. стандартный набор шрифтов и возможности формирования новых шрифтов
9. ширина каретки(формат листа)
10. уровень акустического шума
1.Принтеры ударного типа - изображения на бумагу наносятся механическим способом.
1.1. Литерные принтеры.Последовательная литерная технология заимствована у пишущих машинок. Литеры - это заранее сформированные символы. При этом способе печати производится удар по бумаге литерой через красящую ленту.
Наиболее удобные литерные принтеры - лепестковые. Литеры расположены на колесах. Нужный для печати символ выбирается путём поворота колеса. Если количество колес с литерами сделать равным количеству символов в строке то возможна печать целой строки целиком.
Литерные принтеры обладают высокой надёжностью, обеспечивают типографическое качество бумаги и допускают смену шрифтов, но имеют низкую скорость печати символов в секунду), высокий уровень шума и сравнительно высокую стоимость, графические возможности отсутствуют. Сейчас используются редко.
1.2.Точечно-матричные принтеры. Основная идея - печатающая головка, которая перемещается вдоль печатаемой на бумаге строки, «вырисовывая» выводимую информацию по точкам через красящую ленту. После печати строка продвигается и процесс повторяется.
Печатающая головка содержит несколько игл (штифтов), расположенных вертикально. Каждая игла управляется собственным электромагнитом.
Точечно-матричные принтеры имеют от 9 до 24 игл. Матрицы в 9-ти игольных принтерах имеют 7*9 или 9*9 точек. Диаметр игл 0,25-0,35 мм.
Применяются устройства подачи красящей ленты кассетного и бобинного типа. Есть устройства с обычной и широкой кареткой. Принтеры с обычной (узкой) кареткой печатают на стандартном листе писчей бумаги. Обычно точечно-матричные принтеры могут работать и с рулонной, и с листовой бумагой. Подача бумаги на некоторых происходит автоматически.
Точечно-матричные принтеры имеют буферное ОЗУ той или иной ёмкости для того, чтобы загрузить МП во время печати.
Существует 2 режима работы точечно-матричных принтеров
1) Текстовый – он обеспечивает большую скорость печати, т. к. выводится сразу строка символов, а не точек. В принтер пересылаются коды символов для печати, причём матрицы точек, которые надо нарисовать, выбираются из знакогенератора принтера.
2) Графический - посылаются коды, определяющие последовательность и местоположение точек.
Для улучшения качества печати одну и ту же строку пропечатывают несколько раз с небольшим сдвигом точек. Однако качество печати остается не очень хорошим.
2. Безударные принтеры.
2.1. Струйные принтеры. Принцип печати - изображение формируется микрокаплями специальных чернил путём «выстреливания» (под давлением) из крохотного сопла. Одно или несколько сопел устанавливается на печатающей головке которая перемещается относительно бумаги.
Скорость печати струйных принтеров не намного превосходит скорость печати точечно-матричных, т. к. они также печатают построчно, но дает значительно лучшее качество. Кроме того, они работают практически бесшумно.
Чернила помещаются в специальные картриджи, которые легко заменяются. Цветные струйные принтеры позволяют одновременную установку нескольких картриджей.
2.2. Термографические принтеры. Принцип действия похож на принцип действия точечно-матричных принтеров, но вместо игл в них используются тонкие нагреваемые электроды. Для этих принтеров требуется либо специальная бумага, меняющая цвет при нагреве, либо специальная красящая лента. Работают бесшумно, но медленно. Сейчас используются редко.
2.3. Лазерные (электрографические) принтеры. В лазерных принтерах используется принцип ксерографии: изображение переносится на бумагу со специального барабана, к которому электрически притягиваются частички краски, затем под воздействием высокой температуры краска «приплавляется» к бумаге. В отличие от ксерокса печатающий барабан электризуется с помощью лазера по командам из компьютера.
Изображение также формируется по точкам, но поскольку частички краски очень мелкие, то изображения получаются высокого качества. Лазерные принтеры имеют высокую скорость печати и работают бесшумно. Однако лазерные принтеры дорогостоящие, особенно цветные, и требуют для работы бумагу высокого качества.
3.3.3. Графопостроители (плоттеры)
Графопостроители (плоттеры) применяются для вывода графической информации на бумагу. В графопостроителе используют одно или несколько перьев, которыми вычерчиваются линии. Существуют цветные плоттеры (с несколькими перьями). Достоинством плоттеров является возможность вывода информации на крупноформатную бумагу.
Плоттеры выпускают двух типов – рулонные и планшетные. В рулонных плоттерах бумажный лист перемещается транспортирующим валиком в вертикальном положении, а пишущий узел в горизонтальном. В планшетных плоттерах лист бумаги фиксируется горизонтально на плоском столе, а пишущий узел перемещается в двух направлениях.
3.3.4. Синтезаторы звука
Для вывода звуковой информации в компьютеры встраиваются синтезаторы звука. Синтезаторы бывают как однотональные, которые выдают только звук определенной частоты, так и одноголосные и многоголосные. Однако для качественного воспроизводства звуков (в частности, музыки и речи) необходимы звуковая карта и колонки или наушники.
3.3.5. Средства мультимедиа
Термин «мультимедиа» буквально переводится как «много сред», и означает возможность работы с информацией в различных видах. Прежде всего, здесь имеется в виду звуковая и видеоинформация. Иными словами, мультимедиа-компьютеры должны уметь воспроизводить:
· Музыку, речь и другую звуковую информацию;
· Анимационные фильмы и другую видеоинформацию.
Мультимедийными программами называются программы, использующие звуковые и анимационные средства.
Мультимедиа-компьютеры должны быть способны выполнять эти мультимедийные программы, т. е. должны поддерживать работу со звуковой и видеоинформацией, для чего они должны быть оснащены приводом CD ROM, звуковой картой, колонками или наушниками, иметь большую видеопамять, высокое быстродействие, большой объем оперативной памяти. Все современные компьютеры обычно этим требованиям удовлетворяют.
3.4. Устройство ввода информации.
3.4.1. Клавиатура.
Клавиатура состоит из матрицы клавиш и электронного блока для преобразования нажатия клавиши в двоичный код.
Различают 4 группы клавиш:
1. клавиши пишущей машинки;
2. служебные клавиши, которые в программах в основном выполняют специальные операции, например, Shift - меняет смысл нажатия остальных клавиш, Esc – отменяет действие и т. д.;
3. функциональные (программируемые) клавиши, смысл нажатия которых зависит от использования программного продукта;
4. клавиши двухрежимной малой цифровой клавиатуры, обеспечивающие ввод числовой информации, а также управление курсором.
3.4.2. Манипуляторы
Манипуляторы - координатно-указательные устройства, устройства управления курсором, предназначенные для облегчения перемещения курсора и отметки необходимой точки на экране.
Разновидности манипуляторов:
А). Джойстик – манипулятор в виде укреплённой на шарнире ручке с кнопкой. Обеспечивает перемещение курсора в одном из четырех направлений. Используется обычно для игр.
Б). Мышь – небольшая коробочка с двумя или тремя клавишами. При перемещении мыши по ровной поверхности в ПВЭМ передаются ее координаты и изменяется положения курсора. Нажатие клавиш выполняет определенное действие.
Основным узлом является шар, выступающий из основания корпуса. Вращение шара при перемещении преобразуется в электрические сигналы, которые по проводу передаются в ПВЭМ.
В). Трекбол – встроенный в клавиатуру шарик с двумя кнопками по бокам. Таким образом, это своего рода перевернутая мышка. Трекбол часто используется в портативных ЭВМ, т. к. не надо места для мыши, гладкой поверхности.
3.4.3. Сканеры
Сканеры – предназначены для ввода изображения (графической и текстовой информации). Могут вводить рисунки, а также распознавать символы, что позволяет вводить напечатанный, а иногда и рукописный текст в компьютер.
Аналогично копировальному устройству сканер освещает оригинал, а светочувствительный датчик замеряет интенсивность отраженного света.
Сканеры бывают настольные (они обрабатывают весь лист бумаги целиком) и ручные (их надо проводить над нужным рисунком или текстом).
Введенный при помощи сканера рисунок распознается ЭВМ с помощью специального программного обеспечения. Рисунок может быть не только сохранен, но и откорректирован по желанию пользователя соответствующими графическими пакетами программ.
В настоящее время выпускаются черно-белые и цветные сканеры с точностью до 8000 точек на дюйм (более 300 кочек на мм).
Для ввода текстовой информации необходимо достаточно сложное программное обеспечение, способное распознавать и интерпретировать отдельные символы.
3.4.4. Другие средства ввода
Графические планшеты – предназначены для ввода графического изображения. К компьютеру подключается специальный планшет с прикрепленным к нему пером. Работа на них схожа на работу с карандашом или ручкой: пером водят по планшету, а изображение появляется на экране компьютера.
Средства речевого ввода. Сейчас ведутся работы по разработке компьютеров, воспринимающих команды с голоса, но пока используются, в основном, для ввода ограниченного набора команд. В будущем, возможно, вытеснят клавиатуру в силу гораздо большей скорости и удобства ввода.
Литература.
1. Гейн минимум содержания образования по информатике: и в нем нам хочется дойти до самой сути. Газета «Информатика» (приложение к газете «Первое сентября»), № 30, 2001.
2. IBM PC для пользователя. Краткий курс. – М.: ИНФРА-М, 1997.
3. Богумирский
