Что такое тси информатика. Определение и классификация технических средств информатизации. Существуют два вида мышей: механические и оптические

Вычислительные машины, системы, сети и комплексы

Технические средства информатизации - это совокупность систем, машин, приборов, механизмов, устройств и прочих видов оборудования, предназначенных для автоматизации различных технологических процессов информатики, причем таких, выходным продуктом которых является информация (данные), используемые для удовлетворения информационных потребностей в разных областях деятельности общества.

Все технические средства информатизации в зависимости от выполняемых функций можно разделить на шесть групп:

• 1. Устройства ввода информации:
  • - Текста
  • - Местоуказания (мышь, световое перо, трекбол, графический планшет, джойстик)
  • - Мультимедиа (графика (сканер и цифровая фотокамера), звук (магнитофон, микрофон), видео (веб-камера, видеокамера))
• 2. Устройства вывода информации:
  • - Текста (монитор);
  • - Мультимедиа (графика (принтер, плоттер), звук (наушники, акустические системы), видео (видеомагнитофон, видеокамера))
• 3. Устройства обработки информации:
  • - Микропроцессор
  • - Сопроцессор
• 4. Устройства передачи и приема информации:
  • - Модем
  • - Сетевая карта
• 5. Многофункциональные устройства:
  • - Устройства копирования
  • - Устройства размножения
  • - Издательские системы
• 6. Устройства хранения информации

Как следует из приведенной выше классификации, большая часть современных технических средств информатизации в той или иной мере связана с ЭВМ - персональными компьютерами (ПК).

Устройства ввода и вывода являются непременным и обязательным элементом любой ЭВМ, начиная с самой первой и заканчивая современными ПК, поскольку именно эти устройства обеспечивают взаимодействие пользователя с вычислительной системой.

Все устройства ввода / вывода персонального компьютера относятся к периферийным устройствам , т.е. подключаемым к микропроцессору через системную шину и соответствующие контроллеры . На сегодняшний день существуют целые группы устройств (например, устройства местоуказания, мультимедиа), которые обеспечивают эффективную и удобную работу пользователя.

Главным устройством вычислительной машины является микропроцессор , обеспечивающий в наиболее общем случае управление всеми устройствами и обработку информации. Для решения специфических задач, например, математических вычислений современные персональные компьютеры оснащаются сопроцессорами. Эти устройства относятся к устройствам обработки информации .

Устройства передачи и приема информации (или устройства связи) являются непременными атрибутами современных информационных систем, которые все больше приобретают черты распределенных информационных систем, в которых информация хранится не в одном месте, а распределена в пределах некоторой сети.

Модем (модулятор-демодулятор) - устройство, преобразующее информацию в такой вид, в котором ее можно передавать по телефонным линиям связи. Внутренние модемы имеют PCI-интерфейс и подключаются непосредственно к системной плате. Внешние модемы подключаются через порты COM или USB.

Сетевой адаптер (сетевая плата) - электронное устройство, выполненное в виде платы расширения (может быть интегрирован в системную плату) с разъемом для подключения к линии связи.

Устройства хранения информации занимают не последнее место среди всех технических средств информатизации, поскольку используются для временного (непродолжительного) или длительного хранения обрабатываемой и накапливаемой информации.

Многофункциональные устройства стали появляться сравнительно недавно. Отличительная особенность этих устройств заключается в сочетании целого ряда функций (например, сканирование и печать или печать и брошюровка печатных копий, и т.д.) по автоматизации действий пользователя.

Вычислительная машина, счётная машина - механизм, электромеханическое или электронное устройство, предназначенное для автоматического выполнения математических операций.

В последнее время, это понятие чаще всего ассоциируется с различными видами компьютерных систем. Тем не менее, вычислительные механизмы появились задолго до того, как заработал первый компьютер.

Ещё в 1623 году немец Вильгельм Шиккард (нем. Wilhelm Schickard) создал так называемые «Считающие часы», которые сегодня принято считать первым автоматическим калькулятором. В письмах к Иоганну Кеплеру Шикард объяснял, как можно использовать его машину для расчёта астрономических таблиц. Машина Шикарда умела складывать и вычитать шестизначные числа, оповещая звонком о переполнении. Более сложные вычисления выполнялись с помощью набора костяшек Непера, установленного на корпусе механизма. Оригинал машины был потерян при пожаре ещё до начала двадцатого столетия. В 1960 году на основе сохранившихся чертежей была построена копия этого вычислителя, подтвердившая его существование и работоспособность.

В 1642 году машину, помогающую в сложении чисел изобрёл французский учёный Блез Паскаль. «Паскалина», как назвал свою конструкцию изобретатель, представляла собой механическое устройство в виде ящичка, наполненного многочисленными шестерёнками. Складываемые числа вводились в машину за счёт соответствующего поворота наборных колёсиков. На каждом из этих колёсиков, соответствовавших одному десятичному разряду, были нанесены деления с цифрами от 0 до 9. При вводе числа колёсики прокручивались до соответствующей цифры. При завершении полного оборота избыток над цифрой 9 переносился на соседний разряд (на 1 позицию сдвигалось соседнее колесо) и так далее. «Машина Паскаля» позволяла выполнять не только сложение, но и другие операции, однако при этом требовала применения довольно неудобной процедуры повторных сложений.

В 1673 году другой известный учёный - Готфрид Вильгельм Лейбниц изготовил механический калькулятор, позволявший легко выполнять вычитание, умножение и деление.

1723 год - немецкий математик и астроном Христиан Людвиг Герстен на основе работ Лейбница создал арифметическую машину. Машина высчитывала частное и произведение (за счёт последовательно выполняемых операций сложения). Кроме того, в ней была предусмотрена возможность контроля за правильностью ввода данных.

В 1820 году француз Тома де Кальмар наладил промышленный выпуск арифмометров.

Разработанная в 1823 году разностная машина англичанина Чарльза Бэббиджа предназначалась для расчётов математических таблиц.

Изучение работ Бэббиджа и его советы помогли шведскому изобретателю Перу Георгу Шойцу (швед. Georg Scheutz), начиная с 1854 года, построить несколько разностных машин, а в 1859 году даже продать одну из них канцелярии английского правительства.

Ещё одна «Разностная машина», построенная вскоре Мартином Вибергом (швед. Martin Wiberg), также была в своей основе улучшенной версией машины Чарльза Бэббиджа и использовалась для расчёта и публикации печатных логарифмических таблиц.

К 1890 году американцем Германом Холлеритом была разработана электрическая табулирующая система, которая использовалась в переписях населения США в 1890 и 1900 годах.

В 1938 году немецкий инженер Конрад Цузе на квартире родителей построил свою первую машину, названную Z1. Это была пробная модель полностью механической программируемой цифровой вычислительной машины. В том же году Цузе приступил к созданию машины Z2. А в 1941 году Цузе создаёт первую вычислительную машину, обладающую всеми свойствами современного компьютера Z3.

Вычислительные системы

СОД (система обработки данных), настроенная на решение задач, конкретной области применения, называется вычислительной системой. Вычислительная система включает в себя технические средства и программное обеспечение, ориентированные на решение определенной совокупности задач. Существует два способа ориентации. Во-первых, вычислительная система может строиться на основе ЭВМ или вычислительного комплекса общего применения и ориентация системы обеспечивается за счет программных средств - прикладных программ и, возможно, операционной системы. Во-вторых, ориентация на заданный класс задач может достигаться за счет использования специализированных ЭВМ и вычислительных комплексов. В этом случае удается при умеренных затратах оборудования добиться высокой производительности. Специализированные вычислительные системы наиболее широко используются при решении задач векторной и матричной, алгебры, а также связанных с интегрированием дифференциальных уравнений, обработкой изображений, распознаванием образов и т.д.

Вычислительные системы, построенные на основе специализированных комплексов, начали интенсивно разрабатываться с конца 60-х годов. В таких системах использовалась процессоры со специализированными системами команд, конфигурация комплексов жестко ориентировалась на конкретный класс задач. В последнее десятилетие начались исследования и разработки адаптивных вычислительных систем, гибко приспосабливающихся к решаемым задачам. Адаптация вычислительной системы с целью приспособления ее к структуре реализуемого алгоритма достигается за счет изменения конфигурации системы. При этом соединения между процессорами, а также модулями памяти и периферийными устройствами устанавливаются динамически в соответствии с потребностями задач, обрабатываемых системой в текущий момент времени. В связи с этим адаптивные вычислительные системы иначе называются системами с динамической структурой. За счет адаптации достигается высокая производительность в широком классе задач и обеспечивается устойчивость системы к отказам. Поэтому адаптивные системы рассматриваются как одно из перспективных направлений развития систем обработки данных.

Вычислительные комплексы.

Начиная с 60-х годов для повышения надежности и производительности СОД, несколько ЭВМ связывались между собой, образуя многомашинный вычислительный комплекс.

В ранних многомашинных комплексах связь между ЭВМ обеспечивалась через общие внешние запоминающие устройства - накопители на магнитных дисках (НМД) или магнитных лентах (НМЛ) (рис 1,1, а), т.е. за счет доступа к общим наборам данных. Такая связь называется косвенной и оказывается эффективной только в том случае, когда ЭВМ взаимодействуют достаточно редко, например, при отказе одной из ЭВМ или в моменты начала и окончания обработки данных. Более оперативное взаимодействие ЭВМ достигается за счет прямой связи через адаптер, обеспечивающий обмен данными между каналами ввода - вывода ЧКВВ) двух ЭВМ (рис. 1.1, б ) и передачу сигналов прерывания. За счет этого создаются хорошие условия для координации процессов обработки данных и повышается оперативность обмена данными, что позволяет вести параллельно процессы обработки и существенно увеличивать производительность СОД. В настоящее время многомашинные вычислительные комплексы широко используются для повышения надежности и производительности СОД.

В многомашинных вычислительных комплексах взаимодействие процессов обработки данных обеспечивается только за счет обмена сигналами прерывания и передачи данных через адаптеры канал - канал или общие внешние запоминающие устройства. Лучшие условия для взаимодействия процессов - когда все процессоры имеют доступ ко всему объему данных, хранимых в оперативных запоминающих устройствах (ОЗУ), и могут взаимодействовать со всеми периферийными устройствами комплекса. Вычислительный комплекс, содержащий несколько процессоров с общей оперативной памятью и периферийными устройствами, называется многопроцессорным. Принцип построения таких комплексов иллюстрируется рис. 1.2. Процессоры, модули оперативной памяти (МП) и каналы ввода-вывода, к которым подключены периферийные устройства (ПУ), объединяются в единый комплекс с помощью средств коммутации, обеспечивающих доступ каждого процессора к любому модулю оперативной памяти и каналу ввода-вывода, а также возможность передачи данных между последними. В многопроцессорном комплексе отказы отдельных устройств влияют на работоспособность СОД в меньшей степени, чем в многомашинном, т.е. многопроцессорные комплексы обладают большей устойчивостью к отказам. Каждый процессор имеет непосредственный доступ ко всем данным, хранимым в общей оперативной памяти, и к периферийным устройствам, что позволяет параллельно обрабатывать не только независимые задачи, на и блоки одной задачи.

Средствами информатизации образования называются компьютерное аппаратное и программное обеспечение, а также их содержательное наполнение, используемые для достижения целей информатизации образования. Использование только средств информатизации образования недостаточно для полноценного применения информационных и телекоммуникационных технологий в образовании. На практике такие средства обязательно должны быть дополнены идеологической базой информатизации образования, а также деятельностью специалистов в различных областях знаний, чье участие необходимо для достижения целей информатизации. Очевидно, что понятия средств информатизации образования и средств ИКТ оказываются тесным образом связанными. Во многих случаях эти два понятия означают одно и то же. При этом понятие средств информатизации образования является более широким и включает в себя средства ИКТ. Информатизация образования, независимо от направления ее реализации, является широкой, многоаспектной областью деятельности человека, влияющей на функционирование всей системы образования, и, без преувеличения, на жизнь всего общества в целом. Особую задачу представляет собой информатизация деятельности каждой отдельно взятой школы или другого учреждения общего среднего образования. Информатизация конкретного учебного заведения представляет собой комплекс мероприятий, нацеленных на применение средств информационных технологий для повышения эффективности процессов обработки информации во всех, без исключения, видах деятельности современного учреждения общего среднего образования. К сожалению, очень часто под информатизацией образования подразумевается внедрение информационных и телекоммуникационных технологий в учебный процесс. Это, действительно, важнейшее направление информатизации образования, оказывающее определяющее влияние на повышение качества подготовки школьников. Однако, изучая информатизацию образования, важно понимать, что собственно учебный процесс является основной, но далеко не единственной областью деятельности современной школы, в которой в настоящее время происходит массовое внедрение различных информационных технологий. Приоритетным направлением в обучении информатизации образования должен стать переход от обучения техническим и технологическим аспектам работы с компьютерными средствами к обучению корректному содержательному формированию, отбору и уместному использованию образовательных электронных изданий и ресурсов, к системной информатизации образования. Современный учитель должен не только обладать знаниями в области информационных и коммуникационных технологий, что входит в содержание курсов информатики, изучаемых в педагогических вузах, но и быть специалистом по применению новых технологий в своей профессиональной деятельности в школе.

Технические средства информатизации – это совокупность систем, машин, приборов, механизмов, устройств и прочих видов оборудования, предназначенных для автоматизации различных технологических процессов информатики, причем таких, выходным продуктом которых является именно информация (сведения, знания) или данные, используемые для удовлетворения информационных потребностей в разных областях предметной деятельности общества.

Современные технические средства информатизации и информационные системы на их основе характеризуются двумя основными свойствами.

Во-первых, они состоят из большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, причем не обязательно одинаковой физической природы, объединенных общностью целей и задач функционирования в составе системы.

Во-вторых, они отличаются сложностью процессов движения информации и поведения, что обусловлено большим числом взаимосвязанных функций, реализуемых техническими средствами и системами, случайным характером внешних воздействий, необходимостью функционирования в условиях априорной неопределенности и часто меняющихся обстоятельств.

Все технические средства информатизации в зависимости от выполняемых функций можно разделить на шесть групп (рис. 1.2.1):

Устройства ввода информации.

Устройства вывода информации.

Устройства обработки информации.

Устройства передачи и приема информации.

Устройства хранения информации.

Многофункциональные устройства.

Рисунок 1.2.1. Технические средства информатизации

увеличить

Как следует из приведенной выше классификации, большая часть современных технических средств информатизации в той или иной мере связана с электронными вычислительными машинами – персональными компьютерами (ПК), которые, по сути, объединяют множество технических средств, обеспечивающих автоматизированную обработку информации.

Например, устройства ввода и вывода (ввода/вывода) являются непременным и обязательным элементом любой ЭВМ, начиная с самой первой и заканчивая современными ПК, поскольку именно эти устройства обеспечивают взаимодействие пользователя с вычислительной системой.

С одной стороны, пользователь вводит команды или данные в компьютер через устройства ввода для их обработки, с другой стороны, вычислительная система выдает пользователю результаты своей работы посредством устройств вывода.

Все устройства ввода/вывода персонального компьютера относятся к периферийным устройствам, т.е. подключаемым к микропроцессору через системную шину и соответствующие контроллеры. С развитием вычислительной техники они получили существенное развитие. На сегодняшний день существуют целые группы устройств (например, устройства местоуказания, мультимедиа), которые обеспечивают эффективную и удобную работу пользователя.

Главным устройством вычислительной машины является микропроцессор, обеспечивающий в наиболее общем случае управление всеми устройствами и обработку информации. Для решения специфических задач, например, математических вычислений современные персональные компьютеры оснащаются сопроцессорами. Эти устройства относятся к устройствам обработки информации .

Устройства передачи и приема информации (или устройства связи) являются непременными атрибутами современных информационных систем, которые все больше приобретают черты распределенных информационных систем, в которых информация хранится не в одном месте, а распределена в пределах некоторой сети, например, сети предприятия или глобальной сети Интернет.

В зависимости от целого ряда параметров (тип линии связи, вид подключения, удаленность носителей информационных ресурсов и др.) используются различные устройства связи.

Модем (модулятор-демодулятор) – устройство, преобразующее информацию в такой вид, в котором ее можно передавать по телефонным линиям связи. Внутренние модемы имеют PCI-интерфейс и подключаются непосредственно к системной плате. Внешние модемы подключаются через порты COM или USB.

Модемы выполняют цифро-аналоговое преобразование цифровых сигналов ПК для их передачи по телефонной линии связи или аналого-цифровое преобразование аналоговых сигналов из линии связи в цифровые сигналы для обработки в ПК. Модемы передают данные по обычным телефонным каналам со скоростью до 56 000 бит в секунду. Также модемы осуществляют сжатие данных перед отправлением и, соответственно, их реальная скорость может превышать максимальную скорость модема.

Сетевой адаптер (сетевая плата) – электронное устройство, выполненное в виде платы расширения (может быть интегрирован в системную плату) с разъемом для подключения к линии связи. Сетевой адаптер используется для подключения ПК к локальной компьютерной сети.

Устройства хранения информации занимают не последнее место среди всех технических средств информатизации, поскольку используются для временного (непродолжительного) или длительного хранения обрабатываемой и накапливаемой информации.

Многофункциональные устройства стали появляться сравнительно недавно. Отличительная особенность этих устройств заключается в сочетании целого ряда функций (например, сканирование и печать или печать и брошюровка печатных копий, и т.д.) по автоматизации действий пользователя. К многофункциональным устройствам относятся издательские системы, устройства копирования, размножения информации.

В дальнейшем при изучении дисциплины технические средства информатизации будут рассмотрены подробнее.

Введение

В последнее время компьютеры и их возможности позволяют нам создавать более комфортные условия жизни - умный дом, к примеру, а также упрощать производственные процессы, сокращать трудозатраты и многое другое. Можно смело сказать, что наличие компьютеров в нашей жизни - это уже преимущество.

Любая целенаправленная деятельность человека в той или иной мере связана с процедурами обработки информации, которые могут быть как автоматизированными, так и нет…

Можно смело сказать, что наличие компьютеров в нашей жизни это большое преимущество.

Появление электронно-вычислительных машин положило начало кибернетическому направлению применения технических средств для повышения эффективности труда. Автоматизация явилась закономерным, но не простым продолжением механизации. Если механизация охватывает процессы получения, передачи, преобразования и использования энергии, то авто-матизация - процессы получения, передачи, преобразования и использования информации. Орудия труда выступают продолжением человеческой руки, а электронно-вычислительные машины продолжением человеческого мозга.

Практика профессионального модуля «Выполнение работ по одной или нескольким профессиям рабочих, должностям служащих (16199 «Оператор электронно-вычислительных и вычислительных машин»)» направлена на закрепление, расширение, углубление и систематизацию знаний, полученных при изучении информатики на первом курсе, приобретения первоначального практического опыта в ходе учебной практики на основе базы Нефтекамского машиностроительного колледжа, выполнение практических работ, направленных на подготовку к освоению будущей профессии, знакомства с аппаратным и программным обеспечением для профессиональной деятельно-сти.

По завершению учебной практики должны быть приобретены навыки работы с пакетом прикладных программ Microsoft Office Word, Microsoft Office Excel, Microsoft Office Publisher и Point, понимать значимость информатизации общества и автоматизации вычислительных машин, знать должностные инстру-кции оператора электронно-вычислительных и вычислительных машин.

Аппаратное и программное обеспечение

Технические средства информатизации – аппаратный базис информа-ционных технологий.

В процессе своего развития человеческое общество прошло этапы про-никновения в тайны материи, научилось управлять различными видами энергии и, наконец, вступило в эпоху информатизации. До середины XIX в., когда доминирующими были процессы сбора и накопления информации, средства информатизации представляли собой перо, чернильницу и бумагу. На смену примитивным средствам информационной техники в конце XIX в. пришли механические: пишущая машинка, телефон, телеграф, что послужило базой для принципиальных изменений в технологии обработки информации. Лишь спустя много лет информационные процессы запоминания и передачи информации были дополнены процессами ее обработки. Это стало возможным с появлением во второй половине XX в. такой информационной техники, как электронные вычислительные машины (ЭВМ), положившие начало информационным технологиям.

Информационные технологии базируются на следующих технических достижениях:

Новые средства накопления информации на машиночитаемых носителях (магнитные ленты, кинофильмы, магнитные и лазерные диски и т.п.);

Системы дистанционной передачи информации (локальные вычислительные сети, сети передачи данных, телефонная сеть, радиосвязь, спутниковая связь и др.);

Автоматизированная обработка информации с помощью компью-тера по заданным алгоритмам.

Естественно, что информационные технологии строятся на сочетании аппаратных средств, программных средств и творческой мысли создателей как этих средств, так и компьютерных технологий.

Специалисты называют аппаратные средства компьютерной техники Hardware (скобяные товары или жесткая проволока), а программное обеспе-чение - Software (мягкая проволока). Сочетание «Hardware&Software», переводимое как «твердый и мягкий», - профессиональный термин. В России программы на профессиональном сленге иногда называют новым словом «софтвер», а компьютер и периферию - «железом». Приоритетность роли программных или аппаратных средств в информационных технологиях не подлежит обсуждению, поскольку без программного обеспечения любой самый совершенный компьютер представляет собой набор электронных плат.

Технические средства информатизации представляют собой совокупность компьютерной техники и ее периферийных устройств - Hardware, обеспечивающих сбор, хранение и переработку информации, и коммуникационной техники (телефон, телеграф, радио, телевидение, спу-тниковая связь, сети ЭВМ), осуществляющей дистанционную передачу информации.

Создание электронно-вычислительных машин в середине XXв. является одним из самых выдающихся достижений в истории человечества. Постоянное развитие индустрии компьютерной техники и других технических средств информатизации за короткий срок превратилось в один из определяющих факторов научно-технического прогресса. Многие крупные научно-технические проекты современности в области космических исследований, атомной энергетики, экологии не могли бы претворяться в жизнь без при-менения технических средств информатизации. На протяжении последних десятилетий информационные технологии, базирующиеся на современных технических средствах информатизации, все активней вторгаются в различные сферы человеческой деятельности. Несомненна тесная взаимосвязь совершенствования программного обеспечения, технических средств информатизации и наукоемких технологий, на базе которых они производятся. Разработка нового программного обеспечения требует создания все более совершенных технических средств, что, в свою очередь, стимулирует раз-работку новых высокопроизводительных и экономичных технологических процессов для производства технических средств информатизации.

Технические средства информатизации

Программное обеспечение

Программное обеспечение (допустимо также произношение обеспече-ние) (ПО) - все или часть программ, процедур, правил и соответствующей документации системы обработки информации

Программное обеспечение является одним из видов обеспечения вычислительной системы, наряду с техническим (аппаратным), математи-ческим, информационным, лингвистическим, организационным и методиче-ским обеспечением.

Академические области, изучающие программное обеспечение, - это информатика, программирование, программная инженерия.

В компьютерном сленге часто используется слово софт от английского слова software, которое в этом смысле впервые применил в статье в American Mathematical Monthly математик из Принстонского университета Джон Тьюки (англ. John W. Tukey) в 1958 году

Аппаратное обеспечение

Аппаратное обеспечение (допустимо также произношение обеспечение), аппаратные средства, компьютерные комплектующие, жарг. железо (англ. Har-dware) - электронные и механические части вычислительного устройства, входящих в состав системы или сети, исключая программное обеспечение и данные (информацию, которую вычислительная система хранит и обраба-тывает). Аппаратное обеспечение включает: компьютеры и логические устро-йства, внешние устройства и диагностическую аппаратуру, энергетическое обо-рудование, батареи и аккумуляторы.

Операционные системы

Операционная система, сокр. ОС (англ. operating system, OS) - комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны - предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычисли-тельными процессами и организации надёжных вычислений. Это определение применимо к большинству современных операционных систем общего назначения.

Основные функции:

― Исполнение запросов программ (ввод и вывод данных, запуск и остановка других программ, выделение и освобождение дополнительной памяти и др.).

― Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода).

― Управление оперативной памятью (распределение между процессами, организация виртуальной памяти).

― Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, оптические диски и др.), организованным в той или иной файловой системе.

― Обеспечение пользовательского интерфейса.

― Сохранение информации об ошибках системы.

Дополнительные функции:

― Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность).

― Эффективное распределение ресурсов вычислительной системы между процессами.

― Разграничение доступа различных процессов к ресурсам.

― Организация надёжных вычислений (невозможности одного вычислительного процесса намеренно или по ошибке повлиять на вычисления в другом процессе), основана на разграничении доступа к ресурсам.

― Взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация.

― Защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий пользователей (злонамеренных или по незнанию) или приложений.

― Многопользовательский режим работы и разграничение прав доступа (аутентификация, авторизация).

Схема, иллюстрирующая место операционной системы в многоуровневой структуре компьютера

В логической структуре типичной вычислительной системы операцио-нная система занимает положение между устройствами с их микроархитекту-рой, машинным языком и, возможно, собственными (встроенными) микропро-граммами - с одной стороны - и прикладными программами с другой.

Загрузчик операционной системы - системное программное обеспе-чение, обеспечивающее загрузку операционной системы непосредственно после включения компьютера.

Загрузчик операционной системы:

обеспечивает необходимые средства для диалога с пользователем компьютера (например, загрузчик позволяет выбрать операционную систему для загрузки);

приводит аппаратуру компьютера в состояние, необходимое для старта ядра операционной системы (например, на не-x86 архитектурах перед запуском ядра загрузчик должен правильно настроить виртуальную память);

загружает ядро операционной системы в ОЗУ. Загрузка ядра опера-ционной системы не обязательно происходит с жесткого диска. Загрузчик может получать ядро по сети. Ядро может храниться в ПЗУ или загружаться через последовательные интерфейсы (это может пригодиться на ранней стадии отладки создаваемой компьютерной системы);

формирует параметры, передаваемые ядру операционной системы (например, ядру Linux передаются параметры, указывающие способ подклю-чения корневой файловой системы);

передаёт управление ядру операционной системы.

На компьютерах архитектуры IBM PC запуск загрузчика осуществляется программным обеспечением BIOS, записанной в ПЗУ компьютера, после успешного окончания процедуры POST.

Ядро - центральная часть операционной системы (ОС), обеспечиваю-щая приложениям координированный доступ к ресурсам компьютера, таким как процессорное время, память, внешнее аппаратное обеспечение, внешнее устройство ввода и вывода информации. Также обычно ядро предоставляет сервисы файловой системы и сетевых протоколов.

Как основополагающий элемент ОС, ядро представляет собой наиболее низкий уровень абстракции для доступа приложений к ресурсам системы, необходимым для их работы. Как правило, ядро предоставляет такой доступ исполняемым процессам соответствующих приложений за счёт использования механизмов меж процессного взаимодействия и обращения приложений к системным вызовам ОС.

Описанная задача может различаться в зависимости от типа архи-тектуры ядра и способа её реализации (монолитное, модульное, микроядро, экзоядро, наноядро, гибридное).

Оболочка операционной системы (от англ. shell - оболочка) - интер-претатор команд операционной системы, обеспечивающий интерфейс для взаимодействия пользователя с функциями системы.

В общем случае, различают оболочки с двумя типами интерфейса для взаимодействия с пользователем: текстовый пользовательский интерфейс (TUI) и графический пользовательский интерфейс (GUI).

Графические оболочки для Windows

Последние версии операционной системы Windows используют в качестве своей оболочки интегрированную среду Проводника Windows. Проводник Windows представляет собой визуальную среду управления включающую в себя Рабочий стол, Меню Пуск, Панель задач, а также функции управления файлами. Ранние версии Windows 3.xx в качестве графической оболочки включают менеджер программ.

Драйвер (англ. driver, мн. ч. драйверы) - компьютерная программа, с помощью которой другие программы (обычно операционная система) получают доступ к аппаратному обеспечению некоторого устройства. Обычно с операционными системами поставляются драйверы для ключевых компонентов аппаратного обеспечения, без которых система не сможет работать. Однако для некоторых устройств (таких, как видеокарта или принтер) могут потребоваться специальные драйверы, обычно предоставляемые производителем устройства.

В общем случае драйвер не обязан взаимодействовать с аппаратными устройствами, он может их только имитировать (например, драйвер принтера, который записывает вывод из программ в файл), предоставлять программные сервисы, не связанные с управлением устройствами

Операционные системы нужны, если:

― вычислительная система используется для различных задач, причём программы, решающие эти задачи, нуждаются в сохранении данных и обмене ими. Из этого следует необходимость универсального механизма сохранения данных; в подавляющем большинстве случаев операционная система отвечает на неё реализацией файловой системы. Современные системы, кроме того, предоставляют возможность непосредственно «связать» вывод одной программы со вводом другой, минуя относительно медленные дисковые операции;

― различные программы нуждаются в выполнении одних и тех же рутинных действий. Например, простой ввод символа с клавиатуры и отображение его на экране может потребовать исполнения сотен машинных команд, а дисковая операция - тысяч. Чтобы не программировать их каждый раз заново, операционные системы предоставляют системные библиотеки часто используемых подпрограмм (функций);

― между программами и пользователями системы необходимо распределять полномочия, чтобы пользователи могли защищать свои данные от несанкционированного доступа, а возможная ошибка в программе не вызывала тотальных неприятностей;

― необходима возможность имитации «одновременного» исполнения нескольких программ на одном компьютере (даже содержащем лишь один процессор), осуществляемой с помощью приёма, известного как «разделение времени». При этом специальный компонент, называемый планировщиком, делит процессорное время на короткие отрезки и предоставляет их поочерёдно различным исполняющимся программам (процессам);

― оператор должен иметь возможность так или иначе управлять процессами выполнения отдельных программ. Для этого служат операционные среды - оболочка и наборы утилит - они могут являться частью операционной системы.

3 Организация системы Ввода/Вывода

Передача информации с периферийного устройства в ядро ЭВМ называется операцией "ввода", а передача из ядра в периферийное устройство операцией "вывода". Связь устройств друг с другом осуществляется с помощью средств сопряжения – аппаратных интерфейсов.

Интерфейс представляет собой совокупность линий и шин, сигналов, электронных схем и алгоритмов (протоколов), предназначенных для осуществления обмена информации между устройствами.

От характеристик интерфейсов зависит производительность и надежность компьютерных систем. В системах Ввода/Вывода ЭВМ исполняются 2 основных способа организации передачи данных между памятью и периферийными устройствами:

1 PIO (программно-управляемая передача данных) осуществляется при непосредственном участии и под управлением CPU, которое при этом выполняет специальную программу процедуры Ввода/Вывода. Данные между памятью и периферийным устройством пересылаются через CPU.

2. DMA (прямой доступ памяти Direct Memory Access) – способ обмена данными, обеспечивающий независимую от процессора передачу данных между памятью и периферийными устройствами.

Режим DMA обеспечивает более высокую скорость обмена данными за счет того, что управление обменом производится не программными, а аппаратными средствами. Можно выделить 2 характерных принципа постро-ения Ввода/Вывода: это ЭВМ с одним общим интерфейсом и ЭВМ с множеством интерфейсов и процессорами Ввода/Вывода.

Классы интерфейсов по функциональному назначению:

Системные интерфейсы (PCI, IDE);

Интерфейсы периферийного оборудования (LPT, USB):

б) специализированные.

Программно-управляемых модульных систем и приборов;

Интерфейсы сетей передачи данных.

Внутренние интерфейсы чаще носят название шина. Внешние интерфейсы часто называют портами. Шины могут соединять 2 и более устро-йств, а порты только 2 устройства.

Интерфейсы ЦПУ конструктивно выполняются в виде двух модифи-каций:

Слотовый (щелевой) разъем;

Таким образом, любой компонент, вставленный в разъем может вза-имодействовать с каждым подключенным к шине компонентом ПК. Шина представляет собой набор проводников, соединяющий различные компоненты компьютера для подвода к ним питания и обмена данными.

В типовой конфигурации шина включает в себя:

Шина данных;

Шина адреса;

Шина управления (шина инструкции);

Шина питания.

Обычно системы включают два типа шин:

1. системная шина соединяет CPU c RAM и L2;

2. множество шин Ввода/Вывода, соединяющих CPU с различными перифе-рийными устройствами. При этом, периферийные устройства соединяются с системной шиной с помощью мостов.

Системная шина физически делится на:

1. первичная шина (FSB);

2. вторичная шина (BSB).

Использование двойной независимой шины повышает производи-тельность за счет независимой шины процессора параллельно обращаться к различным уровням памяти. Устройство, подключенное в шине, делится на две категории:

1. Bus masters – активные устройства, способные управлять работой шины;

2. Bus Slaves – устройства, способные только отвечать на запросы.

I. Средства, влияющие на гемостаз. Кафедра общей и клинической фармакологии

II. Библиографические указатели. 1. Достоевская А. Г. Библиографический указатель сочинений и произведений искусства, относящихся к жизни и деятельности Достоевского

II. Выпишите из текста предложения, подтверждающие следующие высказывания. a) Настает время, когда люди с трудом будут добираться на работу из-за простаивания в “пробках” и малоэффективности автомобилей

II. Выпишите из текста предложения, подтверждающие следующие высказывания. a) Настанет время, когда получение промышленных материалов в космосе станет обычным делом

Транскрипт

1 Содержание 1 1Технические средства информатизации 1 Поколения вычислительных средств; 2 Персональные компьютеры; 3 Структурная схема ПЭВМ. 4 2 Информационная модель ЭВМ 5 3 Классификация технических средств информатизации 6 4 Материнские платы 8 Слоты расширения 10 Разъемы для подключения устройств 11 5 Функционирование ЭВМ с канальной организацией 12 6 Внешние устройства ПЭВМ 13 7 Устройства отображения информации 14 Мониторы на основе ЭЛТ 15 Характеристики жидкокристаллических мониторов 21 Мультимедийные мониторы 22 Плоскопанельные мониторы 23 Проекционные аппараты 27 Оверхед-проекторы и ЖК-панели 28 Мультимедийные проекторы 29 8 Арифметико-логическое устройство 31 9 Печатающие устройства 32 Принтеры ударного типа 33 Струйные принтеры 34 Фотоэлектронные принтеры 37 Термические принтеры Накопители информации Устройство управления Память 44 Технические средства информатизации В процессе своего развития человеческое общество прошло этапы проникновения в тайны материи, научилось управлять различными видами энергии и, наконец, вступило в эпоху информатизации. До середины XIX в., когда доминирующими были процессы сбора и накопления информации, средства информатизации представляли собой перо, чернильницу и бумагу. На смену примитивным средствам информационной техники в конце XIX в. пришли механические: пишущая машинка, телефон, телеграф, что послужило базой для принципиальных изменений в технологии обработки информации. Лишь спустя много лет информационные процессы запоминания и передачи информации были дополнены процессами ее обработки. Это стало возможным с появлением во второй половине XX в. такой информационной техники, как электронные вычислительные машины (ЭВМ), положившие начало информационным технологиям. Информационные технологии базируются на следующих технических достижениях: - новые средства накопления информации на машиночитаемых носителях (магнитные ленты, кинофильмы, магнитные и лазерные диски и т.п.); - системы дистанционной передачи информации (локальные вычислительные сети, сети передачи данных, телефонная сеть, радиосвязь, спутниковая связь и др.); 1

2 - автоматизированная обработка информации с помощью компьютера по заданным алгоритмам. Естественно, что информационные технологии строятся на сочетании аппаратных средств, программных средств и творческой мысли создателей как этих средств, так и компьютерных технологий. Специалисты называют аппаратные средства компьютерной техники Hardware (скобяные товары или жесткая проволока), а программное обеспечение Software (мягкая проволока). Сочетание «Hardware & Software», переводимое как «твердый и мягкий», профессиональный термин. В России программы на профессиональном сленге иногда называют новым словом «софтвер», а компьютер и периферию «железом». Приоритетность роли программных или аппаратных средств в информационных технологиях не подлежит обсуждению, поскольку без программного обеспечения любой самый совершенный компьютер представляет собой набор электронных плат. Технические средства информатизации представляют собой совокупность компьютерной техники и ее периферийных устройств Hardware, обеспечивающих сбор, хранение и переработку информации, и коммуникационной техники (телефон, телеграф, радио, телевидение, спутниковая связь, сети ЭВМ), осуществляющей дистанционную передачу информации. Поколения вычислительных средств Первые проекты электронных вычислительных машин (ВМ) появились в конце 30-х начале 40-х годов XX в. Технические предпосылки для этого уже были созданы, развивалась электроника и счетно-аналитическая вычислительная техника. В 1904 г. был изобретен первый ламповый диод, а в 1906 г. первый триод (соответственно двух- и трехэлектродная электронная лампа); в 1918 г. электронное реле (ламповый триггер). Триггерные схемы стали широко применяться в электронике для переключения и релейной коммутации. Другой технической предпосылкой создания ЭВМ стало развитие электромеханической счетно-аналитической техники. Благодаря накопленному опыту в области развития вычислительной техники в середине 30-х годов стало возможным создание программноуправляемых вычислительных машин, а построение ВМ на электронных схемах открывало широкие перспективы, связанные с увеличением надежности и быстродействия. ЭВМ появились, когда возникла острая необходимость в проведении трудоемких и точных расчетов. Уровень прогресса в таких областях науки и техники, как, например, атомная энергетика, аэрокосмические исследования, во многом зависел от возможности выполнения сложных расчетов, которые нельзя было осуществить в рамках электромеханических счетных машин. Требовался переход к вычислительным машинам, работающим с большей производительностью. В истории развития ЭВМ выделяют пять этапов, соответствующих пяти поколениям ЭВМ. Период машин первого поколения начинается с переходом к серийному производству ЭВМ в начале 50-х годов XX в. В них были реализованы основные принципы, 2

3 предложенные Джоном фон-нейманом. 1. Принцип хранимой программы. Машина имеет память, в которой хранятся программа, данные и результаты промежуточных вычислений. Программа вводится в машину, так же как и данные, в виде двоичных кодов (а не штекерным методом, т.е. коммутацией проводов в определенной последовательности). 2. Адресный принцип. В команде указываются не сами числа, над которыми нужно выполнять арифметические действия, а адреса ячеек памяти, где эти числа находятся. 3. Автоматизм. После ввода программы и данных машина работает автоматически, выполняя предписания программы без вмешательства человека. Дня этого машина запоминает адрес выполняемой команды, а каждая команда содержит указание об адресе следующей команды. Указание может быть одним из трех типов: неявным (перейти к команде, следующей по адресу за выполняемой), безусловным (перейти к команде по заданному адресу), условным (проверить заданное условие и в зависимости от его выполнения перейти к команде по тому или иному адресу). 4. Переадресация. Адреса ячеек памяти, указанные в команде, можно вычислять и преобразовывать как числа. Структура ЭВМ, в которой реализованы принципы фон-неймана, впоследствии получила название структуры «фон-неймана» (или классической). Все дальнейшее развитие ЭВМ шло двумя путями: совершенствование структуры фон-неймана и поиск новых структур. Персональные компьютеры Компьютеры это универсальные электронные вычислительные машины (ЭВМ), используемые для накопления, обработки и передачи информации. Самое широкое распространение получили персональные компьютеры, предназначенные для индивидуальной работы. Персональные компьютеры - это малогабаритные вычислительные машины, которые могут быть установлены на любом рабочем месте. Наиболее известны и распространены персональные компьютеры IBM PC и Macintosh. Минимальный состав персональных компьютеров: системный блок; дисплей; клавиатура. Дисплей - это устройство отображения информации на электронном экране. Дисплеи в персональных компьютерах могут быть цветными и черно-белыми. Информация на дисплеях обычно отображается как в телевизоре - на экране электронно-лучевой трубки. Клавиатура содержит клавиши, как правило, латинского и русского алфавитов. Кроме того, на клавиатуре имеются цифры и другие специальные знаки. Нажимая на эти клавиши, можно вводить в компьютер самую разную информацию - числа, слова, фразы, а также команды управления компьютером. 3

4 Мышка - устройство, которое подсоединяется к персональному компьютеру электрическим шнуром и которое можно перемещать по столу. Системный блок содержит процессор и оперативную память. Возможности компьютеров зависят от типа и быстродействия процессора, а также от объемов оперативной и долговременной памяти. Во всех современных персональных компьютерах в системный блок входят также накопители на магнитных дисках. Процессор - это устройство управления компьютером. Быстродействие компьютеров определяется числом операций, выполняемых процессором за одну секунду. Основной функцией процессоров является автоматическое управление работой ЭВМ с помощью программ, размещаемых в оперативной памяти. В компьютерах первого поколения быстродействие процессоров составляло несколько тысяч операций в секунду; второго поколения - несколько десятков тысяч, а в машинах третьего поколения - несколько сотен тысяч операций в секунду. Быстродействие персональных компьютеров четвертого поколения - несколько миллионов операций в секунду. В компьютерах следующих поколений быстродействие будет составлять десятки и даже сотни миллионов операций в секунду. В персональных компьютерах IBM PC используются процессоры фирмы Intel. В компьютерах младших моделей процессоры Intel - 86, 286, 386 и 486, а в старших моделях процессоры серии Pentium - Pentium, Pentium II, Pentium III и т. д. В персональных компьютерах Macintosh применяются процессоры фирмы Motorola. Программа - это последовательность команд и данных, которые могут интерпретироваться ЭВМ. Программы определяют конкретные функции и роли ЭВМ от игрового автомата и редактора текстов до рабочего места президента крупной фирмы или страны. Структурная схема ПЭВМ ПЭВМ включает три основных устройства: системный блок, клавиатуру и дисплей (монитор). Однако для расширения функциональных возможностей ПЭВМ можно подключить различные дополнительные периферийные устройства, в частности: печатающие устройства (принтеры), накопители на магнитной ленте (стримеры), различные манипуляторы (мышь, джойстик, трекбол, световое перо), устройства оптического считывания изображений (сканеры), графопостроители (плоттеры) и др. Эти устройства подсоединяются к системному блоку с помощью кабелей через специальные гнезда (разъемы), которые размещаются обычно на задней стенке системного блока. В некоторых моделях ПЭВМ при наличии свободных гнезд дополнительные устройства вставляются непосредственно в системный блок, например, модем для обмена информацией с другими ПЭВМ через телефонную связь или стример для хранения больших массивов информации на МЛ. ПЭВМ, как правило, имеет модульную структуру. Все модули связаны с системной магистралью (шиной). Системная магистраль. Она выполняется в виде совокупности шин (кабелей)» используемых для передачи данных, адресов и управляющих сигналов. Количество линий 4

5 в адресно-информационной шине определяется разрядностью кодов адреса и данных, а количество линий в шине управления - числом управляющих сигналов, используемых в ПЭВМ. Системный блок. Являясь главным в ПЭВМ, этот блок включает в свой состав центральный микропроцессор, сопроцессор, модули оперативной и постоянной памяти, контроллеры, накопители на магнитных дисках и другие функциональные модули. Набор модулей определяется типом ПЭВМ. Пользователи по своему желанию могут изменять конфигурацию ПЭВМ, подключая дополнительные периферийные устройства. В системный блок может быть встроено звуковое устройство, с 3 помощью которого пользователю удобно следить за работой машины, вовремя обращать внимание на возникшие сбои в отдельных устройствах или на возникновение необычной ситуации при решении задачи на ПЭВМ. Со звуковым устройством часто связан таймер, позволяющий вести отсчет времени работы машины, фиксировать календарное время, указывать на окончание заданного промежутка, времени при выполнении той или иной задачи. Контроллеры (К). Эти устройства служат для управления внешними устройствами (ВУ). Каждому ВУ соответствует свой контроллер. Электронные модули-контроллеры реализуются на отдельных печатных платах, вставляемых внутрь системного блока. Такие платы часто, называют адаптерами ВУ (от адаптировать приспосабливать). После получения команды от микропроцессора контроллер функционирует автономно, освобождая микропроцессор от выполнения специфических функций, требуемых для того или другого конкретного ВУ. Контроллер содержит регистры двух типов регистр состояния (управления) и регистр данных. Эти регистры часто называют портами ввода-вывода. За каждым портом закреплен определенный номер адрес порта. Через порты пользователь может управлять ВУ, используя команды ввода-вывода. Программа, выполняющая по обращению из основной выполняемой программы операции ввода-вывода для конкретного устройства или группы устройств ПЭВМ, входит в состав ядра операционной системы ПЭВМ. Для ускорения обмена информацией между микропроцессором и внешними устройствами в ПЭВМ используется прямой доступ к памяти (ПДП). Контроллер ПДП, получив сигнал запроса от внешнего устройства, принимает управление обменом на себя и обеспечивает обмен данными с ОП, минуя центральный микропроцессор. В это время микропроцессор продолжает без прерывания выполнять текущую программу. Прямой доступ к памяти, с одной стороны, освобождает микропроцессор от непосредственного обмена между памятью и внешними устройствами, а с другой стороны, позволяет значительно быстрее по сравнению с режимом прерываний удовлетворять запросы на обмен. Информационная модель ЭВМ Обработка чисел, символьной информации, логическая обработка, обработка сигналов это все частные случаи общего понятия под названием «обработка информации». Дня ЭВМ характерен признак: информация представляется с помощью двоичных целых чисел. Существует три этапа обработки информации: хранение двоичной информации; передача от одного хранилища к другому; преобразование. 5

6 ЭВМ можно представить как совокупность узлов, соединенных каналом связи. Узлы соединяют в себе функции хранения и преобразования. По каналам связи передается информация от узла к узлу. Некоторые узлы могут иметь специальную функцию ввода информации в систему и вывода из нее. Модель не имеет ограничений на связи между отдельными узлами. Реализовать такую систему весьма сложно. Реально существующие системы имеют ряд ограничений на связи и четкое функциональное назначение отдельных узлов. Функции отдельного узла могут зависеть от его состояния. Состояние узла описывается значениями его внутренних полей (регистров), может определяться процессом его функционирования или задаваться извне. Состояние узла будем называть его режимом. Физически режим может определяться значением регистра узла. Тогда установить режим узла означает присвоить регистру определенное значение. 1. Узлы хранения имеют: вместимость максимальную, среднюю или минимальную-скорость выборки; разрядность выборки. 2.Преобразующие узлы имеют скорость преобразования. 3.Каналы определяются: скоростью передачи информации (пропускная способность)- разрядностью передачи. Из множества возможных соединений отбираются несколько типовых схем, обеспечивающих простоту, возможность реконфигурации (расширения), надежность, стандартизацию и т.д. Можно отметить следующие схемы: с шинной организацией; специализированные процессоры (каналы); схемы с коммутацией; архитектуры с распределенными функциями (распределенный интеллект); с конвейерной организацией. Классификация технических средств информатизации Технические средства информатизации это совокупность систем, машин, приборов, механизмов, устройств и прочих видов оборудования, предназначенных для автоматизации различных технологических процессов информатики, причем таких, выходным продуктом которых является информация (данные), используемые для удовлетворения информационных потребностей в разных областях деятельности общества. Все технические средства информатизации в зависимости от выполняемых функций можно разделить на шесть групп: 1. Устройства ввода информации: - Текста 6

7 - Местоуказания (мышь, световое перо, трекбол, графический планшет, джойстик) - Мультимедиа (графика (сканер и цифровая фотокамера), звук (магнитофон, микрофон), видео (веб-камера, видеокамера)) 2. Устройства вывода информации: - Текста (монитор); - Мультимедиа (графика (принтер, плоттер), звук (наушники, акустические системы), видео (видеомагнитофон, видеокамера)) 3. Устройства обработки информации: - Микропроцессор - Сопроцессор 4. Устройства передачи и приема информации: - Модем - Сетевая карта 5. Многофункциональные устройства: - Устройства копирования - Устройства размножения - Издательские системы 6. Устройства хранения информации Как следует из приведенной выше классификации, большая часть современных технических средств информатизации в той или иной мере связана с ЭВМ персональными компьютерами (ПК). Устройства ввода и вывода являются непременным и обязательным элементом любой ЭВМ, начиная с самой первой и заканчивая современными ПК, поскольку именно эти устройства обеспечивают взаимодействие пользователя с вычислительной системой. Все устройства ввода/вывода персонального компьютера относятся к периферийным устройствам, т.е. подключаемым к микропроцессору через системную шину и соответствующие контроллеры. На сегодняшний день существуют целые группы устройств (например, устройства местоуказания, мультимедиа), которые обеспечивают эффективную и удобную работу пользователя. Главным устройством вычислительной машины является микропроцессор, обеспечивающий в наиболее общем случае управление всеми устройствами и обработку информации. Для решения специфических задач, например, математических вычислений современные персональные компьютеры оснащаются сопроцессорами. Эти устройства относятся к устройствам обработки информации. Устройства передачи и приема информации (или устройства связи) являются непременными атрибутами современных информационных систем, которые все больше приобретают черты распределенных информационных систем, в которых информация 7

8 хранится не в одном месте, а распределена в пределах некоторой сети. Модем (модулятор-демодулятор) устройство, преобразующее информацию в такой вид, в котором ее можно передавать по телефонным линиям связи. Внутренние модемы имеют PCI-интерфейс и подключаются непосредственно к системной плате. Внешние модемы подключаются через порты COM или USB. Сетевой адаптер (сетевая плата) электронное устройство, выполненное в виде платы расширения (может быть интегрирован в системную плату) с разъемом для подключения к линии связи. Устройства хранения информации занимают не последнее место среди всех технических средств информатизации, поскольку используются для временного (непродолжительного) или длительного хранения обрабатываемой и накапливаемой информации. Многофункциональные устройства стали появляться сравнительно недавно. Отличительная особенность этих устройств заключается в сочетании целого ряда функций (например, сканирование и печать или печать и брошюровка печатных копий, и т.д.) по автоматизации действий пользователя. Материнские платы Материнская плата (Motherboard) основной компонент каждого ПК. Называется главной (Mainboard), или системной, платой. Это самостоятельный элемент, который управляет внутренними связями и взаимодействует с внешними устройствами. Материнская плата является основным элементом внутри ПК, влияющим на производительность компьютера в целом. Конструктивно материнская плата является главной платой ПК, на которой размещены все его основные элементы, линии соединения и разъемы для подключения внешних устройств. Тип установленной материнской платы определяет общую производительность системы, а также возможности модернизации ПК и подключения дополнительных устройств. Наиболее известными среди фирм производителей материнских плат в настоящее время являются Intel, FICO, LackyStar, ASUStec. Структура типовой материнской платы: процессор, установленный в специальный разъем и охлаждаемый радиатором с вентилятором; микросхемы кэш-памяти второго уровня (внешней). В современных процессорах эти микросхемы устанавливаются на плату картриджа центрального процессора; слоты для установки модулей оперативной памяти; слоты для установки карт расширения. Как правило, на материнских платах имеются разъемы для карт стандарта ISA и PCI. Современные модели материнских плат оборудованы дополнительно слотом AGP. Наличие слотов и возможность установки в них 8

9 любых карт расширения (видеоадаптера, звуковой карты, модема, карты АЦП и других) определяет открытую архитектуру ПК; микросхема перепрограммируемой памяти, в которой хранятся программы BIOS, программы тестирования ПК, загрузки операционной системы, драйверы устройств, начальные установки; разъемы для подключения накопителей HDD, FDD. Все компоненты материнской платы связаны между собой системой проводников (линий), по которым происходит обмен информацией. Эту совокупность линий называют информационной шиной, или просто шиной (Bus). Взаимодействие между компонентами и устройствами ПК, подключенными к разным шинам, осуществляется с помощью так называемых мостов, реализованных на одной из микросхем Chipset. Размеры материнской платы, а также отверстия внутри платы, которые соединяют ее с дном корпуса, стандартизованы. При выборе материнской платы необходимо согласовать ее размеры с типом корпуса ПК, а при ее установке следует исключить контакт с дном и боковыми металлическими панелями корпуса во избежание короткого замыкания. Формфактор материнской платы общая стратегия расположения на ней основных микросхем, слотов, ее форма и размер. Формат материнских плат типоразмера Baby-AT появился в 1982 г. Материнские платы данного формата могут быть установлены практически в любой корпус, за исключением корпусов уменьшенной высоты и Slimline. Именно поэтому они получили наибольшее распространение. В настоящее время корпорация Intel сняла с производства материнские платы Baby-AT и перешла на выпуск материнских плат спецификации АТХ. В 1995 г. корпорация Intel предложила новую спецификацию АТХ для материнской платы и корпуса ПК. Спецификация АТХ для материнских плат предусматривает: интеграцию на материнской плате стандартных периферийных устройств: контроллеров дисководов и винчестеров, параллельных и последовательных портов, а также (по мере необходимости) видео- и звуковых адаптеров, модемов и интерфейсов локальных сетей; наличие встроенной двойной панели разъемов ввода/вывода размером 15,9Х4,4 см, находящейся на тыльной стороне материнской платы; изменение местоположения CPU и модулей памяти на материнской плате. CPU и модули памяти располагаются около вентилятора блока питания: они не мешают картам расширения, их легко заменять; перемещение разъемов контроллеров ввода/вывода, интегрированных в материнской плате, ближе к накопителям, что способствует уменьшению длины внутренних кабелей. Все преимущества материнской платы АТХ проявляются в том случае, если она устанавливается в соответствующий корпус. Разработаны следующие модификации материнских плат АТХ: Mini-ATX, Micro АТХ, Flex ATX. 9

10 Слоты расширения Для расширения функций ПК на SB устанавливаются разъемы, называемые слотами расширения. Они бывают следующих типов ISA, EISA, VLB, PCI, AGP. В настоящее время на SB для массового использования устанавливаются PCI, AGP. Для установки большинства типов периферийных устройств в современном ПК предназначен слот PCI (1992г.). Разъемы PCI обычно самые короткие на плате, белого цвета, разделенные перемычкой на две неравные части. Скорость передачи данных по шине PCI около 500 Мбайт/с. Эти слоты пронумерованы, при этом нумерация начинается с правой стороны (если смотреть с лицевой стороны системного блока) Разъемы-слоты типа ISA (промышленная стандартная архитектура, 1984г.) гораздо более слабые в отношении пропускной способности, чем слоты PCI. По внешнему виду они напоминают слоты PCI, только они почти в полтора раза длиннее и цвет их не белый, а черный. На новых материнских платах, как правило, такие слоты не встречаются. Слот AGP ускоренный графический порт (66 МГц), предназначен для установки современных видеокарт. Пропускная способность Мб/с, На современных SB может использоваться слот AMR или CNR (самый короткий на плате, темного цвета), который предназначен для установки звуковых плат или внутренних модемов. Системная плата имеет разъемы (слоты) для установки модулей оперативной памяти. Для модулей ОЗУ используются 30-, 72- и 168-контактные разъемы, они сгруппированы в 2-4 слотах. Слоты с 30 и 72 контактами рассчитаны на модули памяти типа SIMM; 168- контактные слоты предназначены для современных модулей DIMM. С точки зрения поддерживаемой оперативной памяти, важными характеристиками СП являются также число слотов памяти, рабочая тактовая частота памяти, общая емкость поддерживаемой памяти. На данный момент существует также несколько типов разъемов для установки оперативной памяти. Такие как: SIMM, DIMM. SIMM (модуль памяти с одним рядом контактов) - модуль памяти, вставляемый в зажимающий разъем, помимо компьютера использующийся также во многих адаптерах, принтерах и прочих устройствах. SIMM имеет контакты с двух сторон модуля, но все они соединены между собой, образуя как бы один ряд контактов. DIMM (модуль памяти с двумя рядами контактов) - модуль памяти, похожий на SIMM, но с раздельными контактами (172 pin то есть 2 x 84pin) контакты расположены с 2х сторон, но разделены в отличие от SIMM модулей, за счет чего увеличивается разрядность. Разъемы для подключения устройств 10

11 Разъемы для подключения дисковых устройств FDD (Floppy Disk Drivers - Накопитель на Гибких Магнитных Дисках) Конструктивно представляет из себя 12х2 контактный игольчатый разъем с возможностью подключения двух дисководов. Реализовано одновременное обращение только к одному устройству. HDD(Hard Disk Drivers - Накопитель на Жестких Магнитных Дисках) Конструктивно может быть выполнен в нескольких вариантах: IDE, SCSI IDE - более дешевый и в настоящее время самый распространенный интерфейс. Конструктивно представляет из себя 2х20 контактный игольчатый разъем. Стандартно контролер IDE имеет один такой разъем, к которому можно подключить до 2х дисковых устройств. Стандартно на материнской плате собраны 2а IDE контролера Primary и Secondary. Скорость передачи данных до 33, 66 или 100 Мбайт/с. (спецификация UltraDMA/33, UltraDMA/66, UltraDMA/100). SCSI - более дорогой и в настоящее время менее распространенный интерфейс. Один контролер может обслуживать от 1 до 32 устройств в зависимости от конструкции. Конструктивно различаются два типа SCSI: Контролер SCSI внешне представляет из себя плату расширения либо он встроен в материнскую плату на которой находятся 25х2 игольчатый разъем. Скорость обмена до 20МБ/с. Разъемы для подключения внешних устройств Параллельный порт (LPT), 25 контактный разъем. Предназначен для подключения принтера, сканера, а также внешних устройств для хранения и транспортировки информации (накопителей). Как правило, данный разъем на задней стенке системного блока единственный. Скорость передачи данных около 2 Мбайт/с. Последовательные порты (COM), 9 и 25 контактные разъемы. Скорость передачи данных около 112 Кбайт/с. Используются для подключения мыши, модема. Порт PS/2. появился в 1998 году и используется только для подключения мыши и клавиатуры. Последовательный порт и интерфейс USB. Порт и интерфейс FireWire (IEEE 1394). Скорость передачи до 50Мбайт/с. Был создан специально под видеокамеры. Контроллер и шина SCSI (скази). Один из самых старых и распространенных скоростных интерфейсов. Очень дорогой, поэтому редко используется. Применяется для подключения винчестеров. CMOS-память Важным компонентом, размещенным на системной плате является микросхема CMOSпамяти. Она питается от своего аккумулятора (батарейки) и поэтому является энергонезависимой (сохраняет информацию при отключении компьютера от сети). Память хранит информацию о параметрах многих устройств, входящих в ПК. Информация в ней может изменяться по мере необходимости, то есть память отслеживает 11

12 текущую конфигурацию компьютера, на что не способна микросхема BIOS. Функционирование ЭВМ с канальной организацией В основе этого типа организации ЭВМ лежит множественность каналов связи между устройствами и функциональная специализация узлов. Все фон-неймановские ЭВМ очень похожи друг на друга и алгоритм функционирования центрального процессора по сути ничем не отличается. Помимо уже знакомого набора устройств (центральный процессор, память, устройства ввода-вывода) в состав ЭВМ с канальной организацией входят устройства, называемые каналами. Канал это специализированный процессор, осуществляющий всю работу по управлению контроллерами внешних устройств и обмену данными между основной памятью и внешними устройствами. Устройства группируются по характерной скорости и подключаются к соответствующим каналам. «Быстрые» устройства (например, накопители на магнитных дисках) подсоединяются к селекторным каналам. Такое устройство получает селекторный канал в монопольное использование на все время выполнения операции обмена данными. «Медленные» устройства подключаются к мультиплексным каналам. Мультиплексный канал разделяется (мультиплексируется) между несколькими устройствам, при этом возможен одновременный обмен данными с несколькими устройствами. Доступ к оперативной памяти может получить и центральный процессор, и один из каналов. Для управления очередностью доступа имеется контроллер оперативной памяти. Он определяет приоритетную дисциплину доступа при одновременном обращении нескольких устройств к памяти. Наименьший приоритет имеет центральный процессор. Среди каналов больший приоритет имеют медленные каналы. Таким образом, приоритет обратно пропорционален частоте обращения устройств к памяти. За счет существенного усложнения организации ЭВМ упрощается архитектура вводавывода. Связь между отдельными узлами осуществляется по схеме, напоминающей треугольник. Операции обмена данными становятся более простыми. Канал, по сути, представляет собой специализированный «интеллектуальный» контроллер прямого доступа к памяти. Дня ускорения обмена данными реализованы несколько трактов обмена данными (процессор основная память и каналы основная память). О своем состоянии канал может информировать процессор с помощью прерываний. Все контроллеры внешних устройств подключаются к «своим» каналам с помощью стандартного интерфейса. Свобода подключения внешних устройств сохраняется благодаря стандартному протоколу интерфейса, при этом появляется возможность группировать устройства по характеристикам. Результатом введения каналов (специализированных процессоров ввода-вывода) является большая стандартизация и упрощение процессов обмена. С другой стороны, вводятся некоторые ограничения. Например, сохраняется только одна схема, напоминающая схему прямого доступа, с обменом информации между процессором и каналом по прерываниям. Канал, являясь хотя и специализированным, но все-таки процессором, выполняет свою канальную программу. Она состоит из канальных команд и хранится в оперативной памяти. Длина канальной программы произвольна, последняя команда канальной программы содержит признак конца. Подготовку канальной программы и загрузку ее в оперативную память осуществляет операционная система. После того как канальная 12

13 программа подготовлена, адрес ее начала размещается в фиксированной ячейке памяти, называемой словом адреса канала CAW (Chanel Adress Word). Внешние устройства ПЭВМ Эффективность использования ПЭВМ в большой степени определяется количеством и типами внешних устройств, которые могут применяться в ее составе. Внешние устройства обеспечивают взаимодействие пользователя с ПЭВМ. Широкая номенклатура внешних устройств, разнообразие их технико-эксплуатационных и экономических характеристик дают возможность пользователю выбрать такие конфигурации ПЭВМ, которые в наибольшей мере соответствуют его потребностям и обеспечивают рациональное решение его задач. Внешние устройства составляют до 80% стоимости ПЭВМ и оказывают значительное (иногда даже решающее) влияние на характеристики машины в целом. Конструктивно каждая модель ПЭВМ имеет так называемый базовый набор внешних устройств клавиатуру, дисплей, НЖМД и один или два НГМД, составляющий вместе с системным блоком «базовую конфигурацию» этой модели. Пользователь, как правило, сам подбирает желательное ему печатающее устройство. В случае необходимости к ПЭВМ могут подключаться также дополнительные внешние устройства, например сканеры, стримеры, плоттеры или диджитайзеры. В последние годы многие фирмы прилагают значительные усилия для разработки совершенно новых видов внешних устройств, ориентированных на стремительно растущие запросы пользователей, в частности для приложений в области мультимедиа. Клавиатура (клавишное устройство) реализует диалоговое общение пользователя с ПЭВМ: ввод команд пользователя, обеспечивающих доступ к ресурсам ПЭВМ; запись, корректировку и отладку программ; ввод данных и команд в процессе решения задач. Центральную часть клавиатуры обычно занимают клавиши букв латинского и русского алфавита, служебных знаков, а также цифровые клавиши. В большинстве случаев одна клавиша используется для ввода нескольких разных знаков, причем переход между ними производится за счет одновременного нажатия соответствующей клавиши и одной или двух служебных функциональных клавиш (обычно клавиш Shift, Alt, Ctrl). В большинстве моделей клавиатуры (за исключением клавиатуры ПЭВМ классов LAPTOP, NOTEBOOK, HANDHELD) с правой стороны размещается дополнительная цифровая клавиатура, что создает удобства при необходимости частого ввода чисел. По периферии клавиатуры размещаются служебные функциональные клавиши: Enter, Esc, Delete, Insert, Tab и др., а также «программируемые» функциональные клавиши (F1 F12). Функциональные клавиши в программах выполняют в основном специальные операции. К примеру, клавиша Esc обычно означает «отмену» или «возврат», клавиша Insert «вставку» и т.п. Назначение программируемых функциональных клавиш Fl F12 более гибко: как правило, определяется в соответствующих программах и приводится в их документации. Служебные клавиши (Shift, Alt, Ctrl) и индикаторы режимов (Print screen, Caps Lock, Break) служат для переключения назначения алфавитно-цифровых клавиш, 13

14 вывода «образа экрана дисплея» на принтер, изменения режима работы и прерывания программ. Клавиши управления необходимы для позиционирования курсора на экране дисплея. Ряд клавиш обеспечивают перемещение курсора в начальную или конечную позицию на строке экрана дисплея (Home, End), а также на страницу вперед или назад (PgUp и PgDn). Типовые размеры клавиатуры 40x450x180 мм. При разработке клавиатуры учитывается возможность предельного сокращения нажатий на клавиши пользователем. Это достигается изменением значений отдельных клавиш программным путем. Клавиатура ПЭВМ передает МП не код символа, а порядковый номер нажатой клавиши и продолжительность времени каждого нажатия. Интерпретация смысла нажатой клавиши выполняется программным путем. Таким образом, кодировка клавиши оказывается независимой от кодировки символов, что значительно упрощает работу с клавиатурой. Устройства отображения информации К устройствам отображения информации относятся прежде всего мониторы, а также устройства, ориентированные на решение мультимедийных или презентационных задач: устройства формирования объемных (стереоскопических) изображений и проекторы. Монитор является важнейшим устройством отображения компьютерной информации. Типы современных мониторов отличаются большим разнообразием. По принципу действия все мониторы для ПК можно разделить на две большие группы: - на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), называемой кинескопом; - плоскопанельные, выполненные в основном на основе жидких кристаллов. Мониторы на основе ЭЛТ Мультимедийные мониторы Плоскопанельные мониторы Характеристики жидкокристаллических мониторов Проекционные аппараты Оверхед-проекторы и ЖК-панели Мультимедийные проекторы Выбор монитора: При выборе монитора следует провести тестирование качества выводимого на экран монитора изображения с помощью специальный утилиты, например, Nokia Monitor Test. В случае отсутствия специальных утилит используют визуальный контроль качества. Предварительно необходимо включить монитор и дать ему прогреться не менее 20 мин. После непрерывной работы в течение 1,5 2 ч можно заметить такой тип брака, как появление на экране слабо выраженных нарушений чистоты тона, хорошо заметных на белом фоне и с большого расстояния. На некоторых мониторах такой эффект может выражаться достаточно сильно. Например, весь экран может приобрести голубоватый оттенок, а пятна на нем желтоватый. Подобные проблемы связаны с термодеформацией маски ЭЛТ-монитора. Проверка фокусировки электронных пушек как в центре экрана, так и по углам производится путем наблюдения темного текста на светлом фоне в центре и в углах экрана. Буквы должны быть четкими и хорошо читаемыми, а на краях экрана пикселы не 14

15 должны размазываться или двоиться. Проверка сведения может быть выполнена путем наблюдения белых линий, отображаемых на черном фоне. Если на линии появляются полосы другого цвета, воспроизведение на данном мониторе мелких объектов, таких, как символы или линии, может быть невысокого качества. Геометрические искажения можно выявить путем перемещения объекта с постоянными размерами, например приложением любого окна небольшого размера к экрану и измерением его размеров в разных частях экрана. Если размеры окна изменяются в разных частях экрана, значит, присутствует геометрическое искажение, которое, скорее всего, нельзя исправить, особенно если в мониторе не предусмотрены изменяемые параметры настройки геометрии в достаточном количестве. Цветопередача может быть проконтролирована путем последовательного отображения на экране чистых красного, зеленого и синего цветов и наблюдения за тем, как эти цвета отображаются на экране. Если цвет отображается неправильно, значит, у монитора неверная цветопередача. Неравномерность засветки выявляют при выведении на экран полностью белого изображения. Яркость должна быть равномерной по всей площади и не должно быть заметно никаких явных цветных или темных пятен. Муар, или комбинационное искажение, проявляется на фоне или вокруг объектов в виде контуров линий, волн, ряби и т.д. Муар является следствием естественной интерференции, которая проявляется на всех ЭЛТ-мониторах. Муар зависит от используемого разрешения и размера монитора и лучше всего заметен именно в высоких разрешениях на мониторах с прекрасно сфокусированными лучами. Если виден муар, значит, монитор хорошо сфокусирован. Если муара вообще не наблюдается, значит, у монитора плохая фокусировка. В некоторых мониторах предусмотрена регулировка муара, что позволяет сделать его незаметным. Мониторы на основе ЭЛТ Мониторы на основе ЭЛТ наиболее распространенные устройства отображения информации. Используемая в этом типе мониторов технология была разработана много лет назад и первоначально создавалась в качестве специального инструментария для измерения переменного тока, т.е. для осциллографа. Конструкция ЭЛТ-монитора представляет собой стеклянную трубку, внутри которой находится вакуум. С фронтальной стороны внутренняя часть стекла трубки покрыта люминофором. В качестве люминофоров для цветных ЭЛТ используются довольно сложные составы на основе редкоземельных металлов иттрия, эрбия и др. Люминофор это вещество, которое испускает свет при бомбардировке его заряженными частицами. Для создания изображения в ЭЛТ-мониторе используется электронная пушка, которая испускает поток электронов сквозь металлическую маску или решетку на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора, которая покрыта разноцветными люминофорными точками. Электроны попадают на люминофорный слой, после чего энергия электронов преобразуется в свет, т.е. поток электронов заставляет точки люминофора светиться. Эти светящиеся точки люминофора формируют изображение на мониторе. Как правило, в цветном ЭЛТ-мониторе используются три электронные пушки, 15

16 в отличие от одной пушки, применяемой в монохромных мониторах. На пути пучка электронов обычно находятся дополнительные электроды: модулятор, регулирующий интенсивность пучка электронов и связанную с ней яркость изображения; фокусирующий электрод, определяющий размер светового пятна; размещенные на основании ЭЛТ катушки отклоняющей системы, которые изменяют направление пучка. Любое текстовое или графическое изображение на экране монитора состоит из множества дискретных точек люминофора, называемых пикселами и представляющих собой минимальный элемент изображения-растра. Формирование растра в мониторе производится с помощью специальных сигналов, поступающих на отклоняющую систему. Под действием этих сигналов производится сканирование луча по поверхности экрана по зигзагообразной траектории от левого верхнего угла до правого нижнего. Ход луча по горизонтали осуществляется сигналом строчной (горизонтальной) развертки, а по вертикали кадровой (вертикальной) развертки. Перевод луча из крайней правой точки строки в крайнюю левую точку следующей строки (обратный ход луча по горизонтали) и из крайней правой позиции последней строки экрана в крайнюю левую позицию первой строки (обратный ход луча по вертикали) производится посредством специальных сигналов обратного хода. Мониторы такого типа называются растровыми. Электронный луч в этом случае периодически сканирует экран, образуя на нем близко расположенные строки развертки. По мере движения луча по строкам видеосигнал, подаваемый на модулятор, изменяет яркость светового пятна и образует видимое на экране изображение. Разрешающая способность монитора определяется числом элементов изображения, которые он способен воспроизводить по горизонтали и вертикали, например, 640 х 480 или 1024x768 пикселов. В отличие от телевизора, где видеосигнал, управляющий яркостью электронного пучка, является аналоговым, в мониторах ПК используются как аналоговые, так и цифровые видеосигналы. В связи с этим мониторы для ПК принято разделять на аналоговые и цифровые. Первыми устройствами отображения информации ПК были цифровые мониторы. В цифровых мониторах управление осуществляется двоичными сигналами, которые имеют только два значения: логическая 1 и логический 0 («да» и «нет»). Уровню логической единицы соответствует напряжение около 5 В, уровню логического нуля не более 0,5 В. Поскольку те же уровни «1» и «0» используются в широко распространенной стандартной серии микросхем на основе транзисторно-транзисторной логики (TTL Transistor Transistor Logic транзисторно-транзисторная логика), цифровые мониторы называют TTL-мониторами. Первые TTL-мониторы были монохромными, впоследствии появились цветные. В монохромных цифровых мониторах точки на экране могут быть только светлыми или темными, различаясь яркостью. Электронно-лучевая трубка монохромного монитора имеет только одну электронную пушку; она меньше цветных ЭЛТ, благодаря чему монохромные мониторы компактнее и легче других. Кроме того, монохромный монитор работает с более низким анодным напряжением, чем цветной (15 кв против кв), поэтому потребляемая им мощность значительно ниже (30 Вт вместо Вт у цветных). В кинескопе цветного цифрового монитора содержатся три электронные пушки: для красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue) цветов с раздельным управлением, поэтому его называют RGB-монитором. Цифровые RGB-мониторы поддерживают и монохромный режим работы с 16

17 отображением до 16 градаций серого цвета. Аналоговые мониторы, так же как и цифровые, бывают цветными и монохромными, при этом цветной монитор может работать в монохромном режиме. Главная причина перехода к аналоговому видеосигналу состоит в ограниченности палитры цветов цифрового монитора. Аналоговый видеосигнал, регулирующий интенсивность пучка электронов, может принимать любое значение в диапазоне от 0 до 0,7 В. Поскольку этих значений бесконечно много, палитра аналогового монитора неограничена. Однако видеоадаптер может обеспечить только конечное количество градаций уровня видеосигнала, что в итоге ограничивает палитру всей видеосистемы в целом. Для понимания принципа формирования растра цветных мониторов следует представлять механизм цветового зрения. Свет это электромагнитные колебания в определенном диапазоне длин волн. Человеческий глаз способен различать цвета, соответствующие различным областям спектра видимого излучения, который занимает лишь незначительную часть общего спектра электромагнитных колебаний в диапазоне длин волн от 0,4 до 0,75 мкм. Совокупное излучение длин волн всего видимого диапазона воспринимается глазом как белый свет. Глаз человека имеет рецепторы трех типов, ответственные за восприятие цвета и различающиеся своей чувствительностью к электромагнитным колебаниям различных длин волн. Одни из них реагируют на фиолетовосиний, другие на зеленый, третьи на оранжево-красный цвет. Если на рецепторы свет не попадает, глаз человека воспринимает черный цвет. Если все рецепторы освещаются одинаково, человек видит серый или белый цвет. При освещении объекта часть сиси отражается от него, а часть поглощается. Плотность цвета определяется количеством поглощенного объектом света в данном спек тральном диапазоне. Чем плотнее цветовой слой, тем меньше акта отражается и, как следствие, более темным получается оттенок цвета (тон). Физиологические особенности цветового зрения исследовались М.В. Ломоносовым. В основу разработанной им теории цветовою зрения положен экспериментально установленный факт, что все цвета могут быть получены путем сложения трех световых потоком с высокой насыщенностью, например, красного, зеленого и си него, называемых основными или первичными. Обычно световое излучение возбуждает все рецепторы человеческого глаза одновременно. Зрительный аппарат человека анализирует свет, определяя в нем относительное содержание различима излучений, а затем в мозгу происходит их синтез в единый цвет. Благодаря замечательному свойству глаза трехкомпонентности цветного восприятия человек может различать любой из цветовых оттенков: достаточно информации только о количественном соотношении интенсивностей трех основных цветов, поэтому нет необходимости в непосредственной передаче всех цветов. Таким образом, благодаря физиологическим особенностям цветового зрения, значительно сокращается объем информации о цвете и упрощаются многие технологические решения, связанные с регистрацией и обработкой цветных изображений. Еще одним важным свойством цветового зрения является пространственное усреднение цвета, которое заключаемся в том, что если на цветном изображении имеются близко 17

18 расположенные цветные детали, то с большого расстояния цвета отдельных деталей неразличимы. Все близко расположенные цветные детали будут выглядеть окрашенными в один цвет. Благодаря этому свойству зрения в электронно-лучевой трубке монитора формируется цвет одного элемента изображения из трех цветов расположенных рядом люминофорных зерен. Указанные свойства цветового зрения использованы при разработке принципа действия ЭЛТ цветного монитора. В электронно-лучевой трубке цветного монитора расположены три электронные пушки с независимыми схемами управления, а на внутреннюю поверхность экрана нанесен люминофор трех основных цветов: красного, синего и зеленого. Электронный луч каждой пушки возбуждает точки люминофора, и они начинают светиться. Точки светятся по-разному и представляют собой мозаичное изображение с чрезвычайно малыми размерами каждого элемента. Интенсивность свечения каждой точки зависит от управляющего сигнала электронной пушки. В человеческом глазу точки с тремя основными цветами пересекаются и накладываются друг на друга. Изменением соотношения интенсивностей точек трех основных цветов получают требуемый оттенок на экране монитора. Для того чтобы каждая пушка направляла поток электронов только на пятна люминофора соответствующего цвета, в каждом цветном кинескопе имеется специальная цветоделительная маска. В зависимости от расположения электронных пушек и конструкции цветоделительной маски различают ЭЛТ четырех типов, используемые в современных мониторах: ЭЛТ с теневой маской (Shadow Mask) наиболее распространены в большинстве мониторов, производимых LG, Samsung, Viewsonic, Hitachi, Belinea, Panasonic, Daewoo, Nokia; ЭЛТ с улучшенной теневой маской (EDP Enhenced Dot Pitch); ЭЛТ со щелевой маской (Slot Mask), в которой люминофорные элементы расположены в вертикальных ячейках, а маска сделана из вертикальных линий. Вертикальные полосы разделены на ячейки, содержащие группы из трех люминофорных элементов трех основных цветов. Этот тип маски применяется фирмами NEC и Panasonic; ЭЛТ с апертурной решеткой из вертикальных линий (Aperture Grill). Вместо точек с люминофорными элементами трех основных цветов апертурная решетка содержит серию нитей, состоящих из люминофорных элементов, выстроенных в виде вертикальных полос трех основных цветов. По этой технологии производятся трубки Sony и Mitsubishi. Конструктивно теневая маска представляет собой металлическую пластину из специального материала, инвара, с системой отверстий, соответствующих точкам люминофора, нанесенным на внутреннюю поверхность кинескопа. Температурная стабилизация формы теневой маски при ее бомбардировке электронным пучком обеспечивается малым значением коэффициента линейного расширения инвара. Апертурная решетка образована системой щелей, выполняющих ту же функцию, что и отверстия в теневой маске. Оба типа трубок (с теневой маской и апертурной решеткой) имеют свои преимущества и области применения. Трубки с теневой маской дают более точное и детализированное изображение, поскольку свет проходит через отверстия в маске с четкими краями. 18

19 Поэтому мониторы с такими ЭЛТ рекомендуется использовать при интенсивной и длительной работе с текстами и мелкими элементами графики. Трубки с апертурной решеткой имеют более ажурную маску, они меньше заслоняют экран и позволяют получить более яркое, контрастное изображение в насыщенных цветах. Мониторы с такими трубками хорошо подходят для настольных издательских систем и других приложений, ориентированных на работу с цветными изображениями. Минимальное расстояние между люминофорными элементами одинакового цвета в теневых масках называется Dot Pitch (шаг точки) и является индексом качества изображения. Шаг точки обычно измеряется в миллиметрах. Чем меньше значение шага точки, тем выше качество воспроизводимого на мониторе изображения. Среднее расстояние между точками люминофора называется зерном. У различных моделей мониторов данный параметр имеет значение от 0,2 до 0,28 мм. В ЭЛТ с апертурной решеткой среднее расстояние между полосами называется Strip Pitch (шаг полосы) и измеряется в миллиметрах. Чем меньше величина шага полосы, тем выше качество изображения на мониторе. Нельзя сравнивать размер шага для трубок разных типов: шаг точек (или триад) трубки с теневой маской измеряется по диагонали, в то время как шаг апертурной решетки, иначе называемый горизонтальным шагом точек, по горизонтали. Поэтому при одинаковом шаге точек трубка с теневой маской имеет большую плотность точек, чем трубка с апертурной решеткой. Для примера: 0,25 мм шага точки приблизительно эквивалентно 0,27 мм шага полосы. Помимо электронно-лучевой трубки монитор содержит управляющую электронику, которая обрабатывает сигнал, поступающий напрямую от видеокарты ПК. Эта электроника должна оптимизировать усиление сигнала и управлять работой электронных пушек. Выведенное на экран монитора изображение выглядит стабильным, хотя на самом деле таковым не является. Изображение на экране воспроизводится в результате процесса, в ходе которого свечение люминофорных элементов инициируется электронным лучом, проходящим последовательно по строкам. Этот процесс происходит с высокой скоростью, поэтому кажется, что экран светится постоянно. В сетчатке глаза изображение хранится около 1/20 с. Это означает, что если электронный луч будет двигаться по экрану медленно, глаз воспримет это как отдельную движущуюся яркую точку, но когда луч начинает двигаться с высокой скоростью, прочерчивая на экране строку 20 раз в секунду, глаз увидит равномерную линию на экране. Если обеспечить последовательное сканирование лучом экрана по горизонтальным линиям сверху вниз за время меньшее 1/25 с, глаз воспримет равномерно освещенный экран с небольшим мерцанием. Движение самого луча происходит настолько быстро, что глаз не в состоянии его заметить. Считается, что мерцание становится практически незаметным при частоте повторения кадров (проходов луча по всем элементам изображения) примерно 75 раз в секунду. Высвеченные пикселы экрана должны продолжать светиться в течение времени, которое необходимо электронному лучу, чтобы просканировать весь экран и вернуться снова для активизации данного пиксела при прорисовке уже следующего кадра. Следовательно, минимальное время послесвечения должно быть не меньше периода смены кадров изображения, т. е. 20 мс. ЭЛТ-мониторы имеют следующие основные характеристики. Диагональ экрана монитора расстояние между левым нижним и правым верхним углом экрана, измеряемое в дюймах. Размер видимой пользователю области экрана 19

20 обычно несколько меньше, в среднем на 1", чем размер трубки. Производители могут указывать в сопровождающей документации два размера диагонали, при этом видимый размер обычно обозначается в скобках или с пометкой «Viewable size», но иногда указывается только один размер размер диагонали трубки. В качестве стандарта для ПК выделились мониторы с диагональю 15", что примерно соответствует см диагонали видимой области. Для работы в Windows желательно иметь монитор размером, по крайней мере, 17". Для профессиональной работы с настольными издательскими системами (НИС) и системами автоматизированного проектирования (САПР) лучше использовать монитор размером 20" или 21.". Размер зерна экрана определяет расстояние между ближайшими отверстиями в цветоделительной маске используемого типа. Расстояние между отверстиями маски измеряется в миллиметрах. Чем меньше расстояние между отверстиями в теневой маске и чем больше этих отверстий, тем выше качество изображения. Все мониторы с зерном более 0,28 мм относятся к категории грубых и стоят дешевле. Лучшие мониторы имеют зерно 0,24 мм, достигая 0,2 мм у самых дорогостоящих моделей. Разрешающая способность монитора определяется количеством элементов изображения, которые он способен воспроизводить по горизонтали и вертикали. Мониторы с диагональю экрана 19" поддерживают разрешение до 1920* и выше. Тип электронно-лучевой трубки следует принимать во внимание при выборе монитора. Наиболее предпочтительны такие типы кинескопов, как Black Trinitron, Black Matrix или Black Planar. Мониторы этих типов имеют особое люминофорное покрытие. Потребляемая мощность монитора указывается в его технических характеристиках. У мониторов 14" потребляемая мощность не должна превышать 60 Вт. Покрытия экрана необходимы для придания ему антибликовых и антистатических свойств. Антибликовое покрытие позволяет наблюдать на экране монитора только изображение, формируемое компьютером, и не утомлять глаза наблюдением отраженных объектов. Существует несколько способов получения антибликовой (не отражающей) поверхности. Самый дешевый из них протравливание. Оно придает поверхности шероховатость. Однако графика на таком экране выглядит нерезко, качество изображения низкое. Наиболее популярен способ нанесения кварцевого покрытия, рассеивающего падающий свет; этот способ реализован фирмами Hitachi и Samsung. Антистатическое покрытие необходимо для предотвращения прилипания к экрану пыли вследствие накопления статического электричества. Защитный экран (фильтр) должен быть непременным атрибутом ЭЛТ-монитора, поскольку медицинские исследования показали, что излучение, содержащее лучи в широком диапазоне (рентгеновское, инфракрасное и радиоизлучение), а также электростатические поля, сопровождающие работу монитора, могут весьма отрицательно сказываться на здоровье человека. По технологии изготовления защитные фильтры бывают: сеточные, пленочные и стеклянные. Фильтры могут крепиться к передней стенке монитора, навешиваться на верхний край, вставляться в специальный желобок вокруг экрана или надеваться на монитор. Сеточные фильтры практически не защищают от электромагнитного излучения и статического электричества и несколько ухудшают контрастность изображения. Однако эти фильтры неплохо ослабляют блики от внешнего освещения, что немаловажно при 20

Модуль 2. Архитектура компьютера 1. Совокупность устройств, предназначенных для автоматической или автоматизированной обработки информации это: 1) информационная система 2) информационные технологии 3)

Тема 2.1. Основные составляющие и блоки компьютеров Компьютер это универсальное электронное программноуправляемое устройство, предназначенное для автоматической обработки, хранения и передачи информации.

Устройства выведения информации I. Дисплей (монитор) (рис.1.18, 1.19). Рис. 1.18. CRT дисплей 23 Рис. 1.19. LCD дисплей Виды дисплеев 1. CRT (Cathode Ray Tube) или ЭЛТ (электроннолучевая трубка) дисплей

Введение в ПК. История создания ПК. Устройство ПК. Информатика. Лекция 3. Часть 1. История создания компьютера Слово «Компьютер» означает «вычислитель», т.е. устройство для вычислений. 1642 г. Блез Паскаль

Внутренние устройства компьютера Внутренние устройства ПК Внутренними считаются устройства, располагающиеся в системном блоке. Доступ к некоторым из них имеется на лицевой панели, что удобно для быстрой

Устройство персонального компьютера и его основные характеристики Компакт-диск Дискета Внешняя память Процессор Внутренняя память Информационная магистраль Устройство ввода Устройство вывода Сканер Принтер

Тестирование по теме «Устройство ПК» 11 класс Процессор 1. Какие блоки входят в состав процессора? 1) арифметико-логическое устройство 2) устройство управления 3) регистры 4) контроллеры 5) постоянное

Микропроцессор: основные элементы и характеристики 10 класс Учитель МБОУ «Школа 91» Сафонова Л.Ф Микропроцессор: основные элементы и характеристики Центральный процессор это устройство компьютера, предназначенное

Информатика Аппаратное обеспечение информационных технологий Средства информационных технологий Информационная технология Алгоритмические средства (brainware) Аппаратные средства (hardware) Программные

Глава 4 Программно-технические системы реализации информационных процессов Компьютер универсальная 17 техническая система обработки информации Появление компьютеров полностью изменило все существовавшие

Технические средства цифровых систем ЭВМ можно представить как совокупность узлов, соединенных каналом связи. Узлы соединяют в себе функции хранения и преобразования. По каналам связи передается информация

СОСТАВ И НАЗНАЧЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ КОМПЬЮТЕРА Термин «компьютер» происходит от английского слова Computer вычислитель, т.е. программируемое электронное устройство, предназначенное для автоматизированной обработки

Раздел 11. Архитектура компьютера. Основные компоненты и их назначение Основные компоненты компьютера, их функциональное назначение и принципы работы. Программный принцип работы компьютера. По своему назначению

В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип. Модульность позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить

8.ПРИМЕРНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ ПО ДИСЦИПЛИНЕ 1.Системы счисления. Позиционные и непозиционные системы счисления. Представление смешанного числа в любой системе счисления. 2.Системы счисления.

Содержание Предисловие...5 1. Основы микропроцессорной техники... 7 1.1. Персональный компьютер общие сведения... 7 1.2. Цифровая информация... 12 1.3. Основы архитектуры микропроцессорных систем... 13

Тема Урок АППАРАТНОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРА 2 Структурная схема компьютера Принципы работы аппаратных средств компьютера Г Л Аппаратное обеспечение персонального компьютера система взаимосвязанных

Магистрально-модульный принцип построения компьютера МАГИСТРАЛЬНО-МОДУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА Процессор В основу архитектуры современных ПК положен магистрально-модульный принцип: построение компьютера

УСТРОЙСТВА И НАЗНАЧЕНИЯ МАТЕРИНСКОЙ ПЛАТЫ Затулин А.Г. Балаковский инженерно-технологический институт филиал «Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» Балаково, Россия Zatulin A.G.

Архитектура современных вычислительных средств Классификация по принципу действия Аналоговый компьютер (АВМ) Аналоговый компьютер - аналоговая вычислительная машина (АВМ), которая представляет числовые

Лабораторная работа 3 Архитектуры с фиксированным набором устройств Тема программы: Архитектура ЭВМ. Архитектуры с фиксированным набором устройств Цель работы: получить представление об архитектуре с фиксированным

ЛЕКЦИЯ Раздел 3.СРЕДСТВА ИНФОРМАЦИОННЫХ И КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ТЕМА 3.1. АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРОВ Основные характеристики компьютеров. Внешние устройства, подключаемые к компьютеру. Виды программного

20.11.2014 ПЕРВОЕ ЗНАКОМСТВО С КОМПЬЮТЕРОМ Устройство и основные характеристики персонального компьютера (ПК) Домашнее задание: 7, 8, стр. 40-47 УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА. АРХИТЕКТУРА ФОН НЕЙМАНА Джон фон

Лекция 2. Тема 1. Аппаратное обеспечение (HARDWARE) - Понятие автоматизации вычислений; - Классификация компьютеров; - Устройство персонального компьютера; - Периферийные устройства; - Система «Тонкий