Периферийные устройства (стр. 6 )

При выключении питания двигатель шпинделя работает в режиме генератора, обеспечивая питание плат электроники на время, необходимое для корректного завершения работы. Прежде всего, блокируется подача тока записи в магнитные головки, чтобы они не испортили информацию на поверхностях, а остаток энергии подается в обмотки привода головок, толкая их к центру дисков (в этом движении головкам помогает и естественная скатывающая сила, возникающая при вращении дисков). Как правило, для того чтобы запарковать головки достаточно одной скатывающей силы. Дойдя до посадочной зоны, привод головок защелкивается магнитным или механическим фиксатором еще до того, как головки успеют коснуться поверхности в результате падения скорости вращения дисков. В этом и состоит суть автопарковки - любой исправный накопитель всегда запаркует головки, как бы внезапно не было выключено питание, однако, если в этот момент происходила запись информации, то для пользователя последствия могут быть весьма печальными из-за недописанных или необновленных, как областей данных, так и управляющих структур файловой системы ПК, независимо от типа и вида установленной ОС.

Структурная схема магнитного накопителя типа «винчестер». Типовая структурная схема винчестера показана на рисунке 1.28. Функции основных узлов электроники винчестера.

Рисунок 1.28 – Структурная схема жесткого магнитного диска

N-контроллер управляет ресурсами всех узлов и отвечает за механизм выбора головки. В N-контроллер входят следующие элементы – АЦП, сервоконтроллер, блок коррекции ошибок, форматтер.

АЦП декодирует информацию о местоположении головки в цифровой вид и передает ее сервоконтроллеру.

Сервоконтроллер содержит ЦАП и тем самым управляет широтно-импульсной модуляцией, тем самым отвечая за управление позиционированием головок относительно магнитных дисков.

Блок коррекции ошибок служит для коррекции возникающих ошибок.

Форматер управляет частью процесса чтения-записи контролируя сигналы Read и Write Gate.

Дисковый контроллер (контроллер интерфейса) отвечает за обмен данными с компьютером.

Микросхема чтения-записи работает под управлением контроллера диска и интерфейса, обеспечивает предкомпенсацию записываемых данных и работу канала чтения. Микросхема чтения-записи состоит из операционного усилителя, АЦП, детектора Виттерби.

Операционный усилитель принимает сигнал чтения, усиливает и передает на фильтр Баттерворта.

Предкомпенсатор осуществляет конечное преобразование данных перед записью их на магнитный диск. Преобразованные данные поступают на предусилитель записи и затем на записывающуюся головку.

АЦП осуществляет преобразование отфильтрованного сигнала при операции чтения в цифровую последовательность.

Детектор Виттерби преобразует данные с ЦАП в поток двоичной информации.

1.5 Сканеры

Назначение. Сканером называется устройство позволяющее вводить в компьютер образы изображений. Сканеры классифицируют по степени прозрачности вводимого оригинала изображения, по кинематическому механизму сканера (конструкции механизма движения), по типу вводимого изображения, по особенностям программного и аппаратного обеспечения сканера.

По данному критерию все существующие сканеры можно подразделить на черно-белые и цветные. Черно-белые в свою очередь могут подразделяться на штриховые и полутоновые (серые). Однако полутона изображения могут также эмулироваться. 

Механизм движения. Определяющим фактором для данного параметра является способ перемещения считывающей головки сканера и бумаги относительно друг друга. Сканеры по этому критерию можно разбить на два типа: ручной  (ширина вводимого изображения 10 см) и настольный.

Существует три разновидности настольных сканеров: планшетные, рулонные и проекционные.

Принцип работы и схемы  сканеров. Черно-белые сканеры. Сканируемое изображение освещается белым светом, получаемым, как правилом от флюоресцентной лампы. Отраженный свет через редуцирующую (уменьшающую) линзу попадает на фоточувствительный полупроводниковый элемент, называемый Прибором с Зарядовой Связью - ПЗС. В основу ПЗС положена чувствительность проводимости р-n-перехода обыкновенного полупроводникового диода к степени его освещенности. На р-n-переходе создается заряд, который рассасывается со скоростью, зависящей от освещенности. Чем выше скорость рассасывания,  тем больше ток через диод. Каждая строка сканирования изображения соответствует определенным значениям напряжения на ПЗС. Эти значения напряжения преобразуются в цифровую форму либо через аналого-цифровой преобразователь АЦП (для полутоновых сканеров), либо через компаратор (для двухуровневых сканеров). Компаратор сравнивает два значения (напряжение или ток) от ПЗС и опорное (рисунок 1.29),  причем в зависимости от результата сравнения на его выходе формируется сигнал 0 (черный цвет) или 1 (белый).

Рисунок 1.29 -  Структурная схема черно-белого сканера

Цветные сканеры. Сканируемое изображение освещается уже не белым светом, а через вращающийся RGB-светофильтр (рисунок 1.30).

Рисунок 1.30 - Блок - схема цветного сканера с вращающимся RGB - фильтром

Для каждого из основных цветов (красного, зеленого и синею) последовательность операций  не отличается от последовательности операций при сканировании черно-белого изображения.

У сканер ScanJet Не фирмы Hewlett-Packard  источник белого света освещает сканируемое изображение, а отраженный свет через редуцирующую линзу попадает на трехполосную ПЗС через систему специальных фильтров, которые и разделяют белый свет на три компонента: красный, зеленый и синий (рисунок 1.31).

Рисунок 1.31 -  Структурная схема сканера с dichroic - фильтрами

Аппаратные интерфейсы сканеров. Для связи с компьютером сканеры могут использовать специальную 8- или 16-разрядную интерфейсную плату, вставляемую в соответствующий слот расширения. Кроме этого, в настоящее время достаточно широко используются стандартные интерфейсы, применяемые в IBM РС-совместимых компьютерах (последовательный и параллельный порты, а также интерфейс SCSI).

1.6 Устройства графического ввода информации

Назначение и классификация  устройств графического ввода информации. Устройства  ввода  графической информации  характеризуются скоростью и  точностью.  Скорость  определяется временем считывания и преобразования информации,  а точность - способами отсчета текущих координат графического элемента и их реализацией.

Процесс ввода  графической  информации  состоит из двух этапов: считывания и кодирования. Считывание  графической  информации сводится к  определению  координат графических элементов /точек, прямых, графических  элементов/ в заданной системе координат. Кодирование считанной информации заключается в ее  преобразовании в двоичный  код  по заранее установленным правилам с целью  последующей обработки.

По степени  автоматизации  этапы считывания УВв графической информации (УВвГИ) делятся на  автоматические,  полуавтоматические и ручные.

Этап кодирования реализуется координатным, рецепторным и поэлементным методами кодирования.

Координатный метод заключается  в  том, что каждая точка графического примитива привязана к координатной сетке. После считывания он представляется массивом точек с координатами X и Y.

Рецепторный метод заключается в  представлении  графической информации в дискретном поле рецепторов в двоичном коде. Поле рецепторов - прямоугольная матрица размером m x n элементов, на которую проектируется графическое изображение. Элементы матрицы, на  которое попало изображение,  принимают  значение кода "1", остальные - "0". 

Метод поэлементного кодирования предполагает наличие описаний графических примитивов с помощью  специальных  графических языков.

Методы автоматического ввода графической информации. Автоматические УВвГИ строятся на оптических принципах  считывания. В автоматических УВвГИ применяется матричный, следящий и сканирующий методы считывания.

Методы полуавтоматического ввода графической информации.  Полуавтоматические УВвГИ получили  наибольшее распространение в системах автоматизации проектирования  в следствии высокой разрешающей способности. Данные устройства реализуются на  электромеханическом, акустическом, электрическом принципах.

Измерение  координат  в  УВвГИ  электромеханического  типа  осуществляется с помощью  преобразователей  угловых или линейных перемещений /каретками Кх и Ку/, перемещающимися по координатам Х и У в поле документа. Акустический принцип  ввода  использует  генерацию звуковых или ультразвуковых колебаний и изменение времени их распространения. Электрические принципы построения УВвГИ подразделяются на  контактные, емкостные и индуктивные.

Работа устройства графического ввода. Устройство графического ввода предназначено для  преобразования  положения  указателя  /курсора/ в цифровой код и передачи его для последующей обработки на базе персональных ЭВМ (рисунок 1.32).

Рисунок 1.32 – Схема устройства графического ввода информации

1.7 Принтеры

Классификация. Классификация принтеров показана на рисунке 1.33.

Рисунок 1.33 - Классификация принтеров

Игольчатые принтеры.  Достоинства этих принтеров - способность работы с любой бумагой, низкоя стоимостью печати и возможностью одновременной печати нескольких копий (рисунок 1.34).

Рисунок 1.34 -  Устройство головки матричного принтера и внешний вид

Струйные принтеры. Качество печати струйного принтера немногим уступает качеству печати лазерных принтеров