Курс: Технические средства АИС и телекоммуникационных сетей (стр. 15 )

Лазерные принтеры

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 (ррm-page per minute). 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.

К основным параметрам лазерных принтеров относятся:

• разрешающая способность, dpi (dots per inch - точек на дюйм);

• производительность (страниц в минуту);

• формат используемой бумаги;

• объем собственной оперативной памяти.

При выборе лазерного принтера необходимо также учитывать параметр стоимости оттиска, то есть стоимость расходных материалов для получения одного печатного листа стандартного формата А4. К расходным материалам относится тонер и барабан, который после печати определенного количества оттисков утрачивает свои свойства. В качестве единицы измерения используют цент на страницу (имеются в виду центы США). В настоящее время теоретический предел по этому показателю составляет порядка 1,0-1,5. На практике лазерные принтеры массового применения обеспечивают значения от 2,0 до 6,0.

Основное преимущество лазерных принтеров заключается в возможности получения высококачественных отпечатков. Модели среднего класса обеспечивают разрешение печати до 600 dpi, а профессиональные модели - до 1200 dpi.

Светодиодные принтеры

Принцип действия светодиодных принтеров похож на принцип действия лазерных принтеров. Разница заключается в том, что источником света является не лазерная головка, а линейка светодиодов. Поскольку линейка расположена по всей ширине печатаемой страницы, отпадает необходимость в механизме формирования горизонтальной развертки и вся конструкция получается проще, надежнее и дешевле. Типичная величина разрешения печати для светодиодных принтеров составляет порядка 600 dpi.

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.

В то же время, сегодня струйные принтеры нашли очень широкое применение в цветной печати. Благодаря простоте конструкции они намного превосходят цветные лазерные принтеры по показателю качество/цена. При разрешении выше 600 dpi они позволяют получать цветные оттиски, превосходящие по качеству цветные отпечатки, получаемые фотохимическими методами.

5. Носители информации и технические средства для хранения данных

Физика магнитной записи и воспроизведения информации

Возможность магнитной записи определяется двумя факторами: физическим эффектом намагничивания материала и механизмом доступа.

Магнитное покрытие состоит из множества доменов. Под воздействием внешнего магнитного поля магнитные поля доменов ориентируются в соответствии с направлением магнитных силовых линий. После прекращения воздействия внешнего магнитного поля на поверхности домена образуются зоны остаточной намагниченности. Изменение направления тока записи вызывает соответствующее изменение направления магнитного потока в сердечнике головки, что приводит к появлению на поверхности носителя участков с противоположной ориентацией магнитных диполей.

Зоны остаточной намагниченности, оказавшись при вращении диска напротив зазора магнитной головки, наводят в ней при считывании электродвижущую силу (э. д.с.). Изменение направления э. д.с. в течение некоторого промежутка времени отождествляется с двоичной единицей, а отсутствие этого изменения - с нулем.

Организация механизма быстрого доступа к диску является вторым ключевым фактором хранения информации. Магнитная лента представляет собой линейный носитель последовательного доступа, поэтому быстро перейти к нужному участку в конце ленты невозможно. Магнитный диск обладает возможностью быстрого доступа к любой части его поверхности, т. е. представляет собой накопитель прямого доступа. Это обеспечивается, во-первых, за счет вращения диска и, во-вторых, передвижением магнитной головки чтения/записи по радиусу диска. Благодаря быстрому вращению диска задержка при переходе от одной точки любой части окружности к другой невелика.

Организация дисковой памяти

Организация записи данных на магнитный диск

Данные на магнитный диск записываются по концентрическим окружностям, называемым дорожками. На гибких магнитных дисках их число равно 80, а на жестком диске - несколько сотен или тысяч. Оценивая плотность записи, устанавливают показатель, определяющий количество дорожек на одном дюйме носителя. Например, на гибкий магнитный диск 3,5” данные записываются с плотностью 135 дорожек на дюйм (tpi - track per inch).

В свою очередь дорожка разбивается на секторы. На дорожке гибкого диска 3,5” имеется 18 секторов. У жестких дисков аналогичный показатель обычно равен 17. Размер секторов различных дисков находится в пределах от 128 до 1024 байт, но в качестве стандарта принят размер сектора 512 байт. Операционные системы работают сразу с несколькими секторами, объединенными в так называемый кластер.

Конструкция жесткого диска такова, что используются несколько дисков, вращающихся на одном шпинделе. Следовательно, емкость этого устройства определяется количеством используемых поверхностей. Дорожки, располагающиеся друг под другом, называются цилиндром.

Методы кодирования информации на магнитных дисках

Существуют четыре метода кодирования информации на магнитных носителях: FM (Frequency Modulation), MFM (Modified Frequency Modulation), M2FM (MillersModified Frequency Modulation) и RLL (Run Limited Length).

FM - Метод частотной модуляции, другое название - кодирование с единичной плотностью. Его специфика состоит в том, что биты данных записываются между битами синхронизации. За счет разного количества синхронизирующих битов достигается постоянное время считывания данных, что упрощает кодирование и декодирование. Количество бит синхронизации таково, что они занимают почти половину поверхности диска. При записи используется только одна поверхность диска. Метод FM использовался для первых накопителей на гибких магнитных дисках. Емкость такого диска диаметром 5,25”составляла 110 Мбайт. Для накопителей на жестких магнитных дисках данный метод не используется.

MFM – метод модифицированной частотной модуляции. Биты синхронизации записываются лишь в том случае, если в предшествующем и текущем битовых элементах были записаны нули. Для записи используются обе поверхности диска. Этот метод позволил разместить на дискете 5,25” 500 Мбайт данных.

M2FM – метод миллеровской модифицированной частотной модуляции позволяет еще больше снизить минимально необходимое число изменений направления тока на единицу длины дорожки. В случае длинной последовательности нулей происходит всего одна смена направления тока на каждые два битовых элемента. Такое уменьшение числа импульсов затрудняет осуществление синхронизации и не приводит к значительному увеличению емкости диска или скорости передачи данных, поэтому метод M2FM в настоящее время не используется.

RLL - метод записи с групповым кодированием позволяет увеличить емкость диска еще на 170 Мбайт по сравнению с емкостью при записи с применением метода M2FM. Метод основан на следующем принципе: каждый байт поступающих данных делится на два полубайта, которые кодируются специальным 5-разрядным кодом, отличающимся тем, что каждое кодовое слово содержит по меньшей мере одну двоичную единицу. При считывании каждые две 5-разрядовые кодовые группы декодируются и полученные полубайты объединяются в байты.

Для записи на магнитные диски чаще всего используется один из вариантов RLLкодирования (так называемый RLL2,7), разработанный компанией IBM. Цифры в обозначении кода соответствуют максимальной и минимальной длине последовательности нулей, содержащихся в кодовом слове между соседними единицами.

Дальнейшим развитием метода RLL является метод ARLL, заключающийся в том, что наряду с логическим уплотнением данных производится увеличение (примерно в 1,5 раза) скорости обмена данными между накопителями и контроллером.

Характеристики накопителей на гибких магнитных дисках

Накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД) – устройство хранения информации, использующее в качестве носителя гибкий магнитный диск. Гибкий магнитный диск (дискета или флоппи-диск) – носитель информации, представляющий собой диск из эластичного пружинящего пластика типа майлара, покрытого слоем ферромагнитного материала, заключенный в защитный пакет.