Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ СМЕННАЯ ШКОЛА № 7
РЕФЕРАТ
по информатике
ТЕМА :
« ВНЕШНИЕ УСТРОЙСТВА ЭВМ »
4
ученица 11 класса
Данченко Виктория
СОДЕРЖАНИЕ:
Функциональное назначение внешних устройств.............стр.3
Внешние запоминающие устройства...............................стр.3
3. Устройства ввода-вывода информации.............................стр.6
Устройства непосредственного взаимодействия с
ЭВМ..........................................................................................стр.9
5. Клавиатура...........................................................................стр.12
6. Дисплей................................................................................стр.13
Манипуляторы....................................................................стр.14
8. Печатающие устройства....................................................стр.16
9. Библиография.....................................................................стр.20
1. Функциональное назначение внешних устройств.
Внешние устройства по функциональному назначению можно разделить на три группы:1
• внешние запоминающие устройства, предназначенные для хранения больших массивов информации;
• устройства ввода-вывода информации;
• устройства непосредственного взаимодействия с ЭВМ.
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 систем ным блоком "базовую конфигурацию" этой модели. Пользо ватель, как правило, сам подбирает желательное ему печатаю щие устройство. В случае необходимости к ПЭВМ могут подклю чаться также дополнительные внешние устройства, например, сканеры, стриммеры, плоттеры или диджитайзеры.2 В последние годы многие фирмы прилагают значительные усилия для разработки совершенно новых видов внешних устройств, ориентированных на стремительно растущие запросы пользова телей, в частности, для приложений в области мультимедиа.
2. Внешние запоминающие устройства.
Внешние запоминающие устройства. Эти устройства обеспе чивают хранение больших массивов информации. Они относи тельно недороги, но обладают значительно меньшим быстро действием, чем устройства внутренней памяти ЭВМ. Наиболее широкое распространение получили ВЗУ на магнитных носи телях (лентах и дисках).
Магнитная лента (МЛ) - это эластичная основа из пластмассо вого материала, на которую наносится магнитное покрытие. Магнитные диски могут быть жесткими и гибкими. Жесткие магнитные диски изготавливаются из алюминиевых сплавов и покрываются ферролаком или металлической пленкой на основе никеля, кобальта, вольфрама.
Гибкие магнитные диски (ГМД) создаются на пластмассовой основе с магнитным покрытием.
Запись информации производится при движении магнитного носителя под магнитной головкой, в результате чего изменяет ся состояние намагниченности участка магнитного материала. Считывание записанной информации осуществляется с помощью головки считывания. Данные могут одновременно записываться на нескольких параллельных дорожках при наличии соответствующего числа магнитных дорожек.
Емкость ВЗУ зависит от плотности записи, т.е. от количества информации, размещенной на единице площади поверхности рабочего слоя носителя.
Данные записываются на магнитные носители в последо вательной или последовательно-параллельной форме. При последовательной форме записи машинные слова размещаются на одной дорожке - разряд за разрядом. При последователь но-параллельном способе записи слова разбиваются на строки, называемые кадрами или слогами, разряды, которых распола гаются на нескольких магнитных дорожках поперек движения носителя. Группа машинных слов, записанных на магнитном носителе без промежутков, образует блок данных. Место, зани маемое одним блоком на носителе, называется зоной. Каждая зона нумеруется. Зоны разделяются межзонными промежут ками.
Совокупность упорядоченных записей, объединенных по некоторому признаку (т.е. по содержанию), хранится на магнит ных носителях в виде файлов. Файлы могут иметь переменную длину. Группа файлов образует том, который обозначает стандартный для соответствующего накопителя носитель информации, например для НМЛ - это катушка магнитной ленты.
В зависимости от способа поиска информации на магнитном носителе различают два типа ВЗУ: накопители с последова тельной и прямой выборкой. К первому типу относятся нако пители на МЛ (НМЛ), так как данные на магнитной ленте размещаются упорядоченно в последовательном виде. Накопи телями на магнитных дисках (НМД) являются ВЗУ с прямым доступом, так как они обеспечивают возможность непосредст венного обращения к данным. Это связано с тем, что каждая запись на диске имеет свой адрес, по которому осуществляется прямой доступ и к данным. Среднее время доступа к данным в НМД значительно меньше, чем в НМЛ с последовательной выборкой.
Магнитные ленты бывают катушечными и кассетными. Катушечная МЛ имеет ширину 12,7 мм. Длина МЛ, размещае мой на катушке, может колебаться от 90 до 750 м. В нескольких метрах от начала и конца МЛ на катушке со стороны подложки приклеиваются маркеры из тонкой фольги или металлизи рованного пластика, которые называются маркерами начала ленты (НЛ) и конца (КЛ). Запись производится по девяти дорожкам. Стандартная плотность записи - от 8 до 243 бит/мм. Максимальный объем информации в сменной катушке дости гает 500 Мбайт. Катушечные НМЛ применяются в больших ЭВМ. Кассетные НМЛ используются в микроЭВМ. Кассетная МЛ имеет ширину 3,71 мм. Емкость кассеты при 2048 зонах равна 5 Мбит.3 При этом информация записывается на двух или четырех дорожках.
НМЛ характеризуются большой емкостью, низкой стоимостью хранения информации; обеспечивают возможность многократ ной записи и считывания данных и длительного хранения информации. Основным недостатком НМЛ является: большое время поиска данных, сравнительно невысокая скорость обмена информацией и недостаточная надежность.
Накопители на магнитных дисках бывают с жесткими и гибкими, постоянными или сменными дисками.
Жесткие диски, используемые в больших ЭВМ, выпускаются в виде пакетов, насаженных на одном валу дисков. Запись информации производится последовательным кодом на концентрические дорожки на поверхности диска. Дорожки одного и того же диаметра на разных дисках образуют концент рические круговые цилиндры. Количество цилиндров опре деляется числом концентрических окружностей на диске. Расположение файла на одном цилиндре обеспечивает поиск и обработку записей, входящих в файл, без радикального перемещения головок. Начало дорожки указывается с помощью метки начала оборота, представляющей собой отверстие на одном из дисков пакета.
Накопители на магнитных дисках делятся на две группы: НМД на сменных магнитных дисках (НСМД) и НМД на постоян ных магнитных дисках (НПМД).
Сменные пакеты позволяют наращивать емкость внешней памяти, а также обмениваться пакетами дисков между различ ными вычислительными системами без перезаписи инфор мации.
В настоящее время наибольшее распространение получили накопители на жестких дисках, изготовленные по технологии типа "винчестер". Их основная особенность - герметизация накопителя, которая достигается использованием единого блока "головка-носитель". Герметически закрытый пакет дисков устанавливается в ЭВМ однократно. Такая конструкция позволила значительно улучшить технико-эксплуатационные характеристики НМД. Благодаря уменьшению зазора между диском и головкой удалось повысить плотность записи ин формации. Бесконтактная запись обеспечивает высокую скорость вращения носителя, что значительно увеличивает быстродействие НМД при записи и считывании информации.
Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) типа "винчестер" выпускаются с максимальной емкостью не ме нее 1 Гбайт. При скорости вращения дисков 3600 об/мин достигается передача информации со скоростью до 5 Мбайт/с.
Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) характе ризуются малыми размерами и низкой стоимостью. Они весьма удобны и просты в эксплуатации. НГМД имеют достаточно большую емкость (в пределах от 100 Кбайт до 20 Мбайт).4
НГМД бывают односторонними и двусторонними в зависи мости от количества поверхностей, которые используются для записи информации.
Емкость НГМД зависит от плотности записи информации. Применение поперечной записи информации с плотностью до 15 дорожек на 1 мм позволяет иметь на дискете диаметром 133 мм неформатную емкость 6,6 Мбайт.
Гибкие магнитные диски, или дискеты, выпускаются диаметром 8 дюймов (203 мм), 5,25 дюйма (133 мм), 3,5 дюйма (8,9 мм) и 3 дюйма (7,6 мм).
Гибкий диск постоянно находится в пластиковом чехле. Привод зажимает центр диска и вращает диск внутри чехла. Прорезь в чехле обеспечивает доступ головки записи-чтения к концентрическим дорожкам. Вторая прорезь позволяет оптически воспринимать индексное отверстие на диске, которое отмечает начальную точку каждой дорожки. На чехол диска, на который разрешена запись, помещается отражающая этикетка. Схема "записи" привода диска автоматически отключается, если на диске нет отражающей этикетки.
Частота вращения диска 360 об/мин. Обмен данными с диском осуществляется побитно с номинальной скоростью 250 000 бит/с.5 Обмен начинается, когда головка записи-чтения подведена к нужной ячейке конкретной дорожки; для обмена данными головка опускается и приводится в соприкосновение с поверхностью диска. Головка записи-чтения контактирует с гибким диском, поэтому и головка, и диск подвержены износу. НГМД менее надежен, чем дисковый накопитель с плавающи ми головками.
Весьма перспективным направлением развития новых типов ВЗУ является создание внешней памяти на оптических дисках. Принцип действия ВЗУ на оптических дисках основан на использовании свойств некоторых материалов изменять свое физическое состояние под влиянием лазерного луча. Физи ческой средой оптических дисков, изменяющейся под воздейст вием лазерного луча различной интенсивности излучения, является тонкая светочувствительная пленка (например, теллуровая или золотая), которая наносится на стеклянные или пластмассовые диски. Оптические диски имеют самую высокую плотность записи информации, высокую надежность и доста точно большое быстродействие.
Выпускаемые промышленностью оптические диски имеют заранее подготовленные дорожки и жесткий формат разметки.
Применение оптических дисков достаточно велико: настоль ное издательство, системы компьютерного проектирования, большие базы данных, хранение конфиденциальной информа ции, сложные игровые системы и т.п.
Диски однократной записи диаметром 300 мм обладают емкостью памяти свыше 1,8 Гбайт на сторону, при диаметре диска 120 мм - емкость 540 Мбайт. Фирмой Verbatim, например, выпускаются 5,25-дюймовые перезаписываемые оптические диски емкостью от 600 Мбайт до 1,3 Гбайт с очень высокой надежностью. Скорость считывания достигает 5 Мбит/с.
Накопители с неподвижными носителями информации характеризуются высокими показателями надежности и быстродействия, так как они не имеют механических подвиж ных узлов. К таким накопителям относятся ЗУ на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД). Эти устройства энергонеза висимы, информация на них сохраняется и при снятии поля намагниченности. В одном корпусе обычно размещаются кристалл с магнитной пленкой размером около 10х10 мм и источник поля. Информационная емкость такого элемента составляет десятки мегабайт. ВЗУ на ЦМД может включать до 500 подобных элементов. Однако быстродействие ЗУ на ЦМД пока сравнительно низко, а конструкция достаточно сложна, в связи с чем такие устройства пока не нашли широкого распрост ранения.
Устройства ввода-вывода могут использовать машинные носители информации или работать непосредственно с доку ментом.
Накопители на гибких дисках служат для хранения программ и данных небольшого объема и удобны для перенесения информации с одной ПЭВМ на другую.
На рабочей поверхности диска (дискеты) по концентри ческим окружностям, размещенным на определенном рас стоянии от центрального отверстия, записываются данные. Стандартный формат дискеты для IBM PC и совместимых с ней ПЭВМ имеет 40 (80) дорожек.6 Каждая дорожка разделена на части, называемые "секторами" или "записями". Секторы представляют собой основную единицу хранения информации на дискете. При чтении или записи устройство всегда считывает или записывает целое число секторов независимо от объема запрашиваемой информации.
Емкость сектора (число байтов или слов) - основная характе ристика формата данных на носителе. Она определяется наименьшим количеством данных, которое может быть считано или записано на дискету за одну операцию ввода-вывода.
Данные на дискете могут размещаться как на одной стороне, так и на двух ее сторонах.
Важной характеристикой дискеты является плотность записи. Дискеты могут быть с одинарной, двойной и повышен ной (учетверенной) плотностью записи. При одинарной плот ности записи на двусторонней дискете диаметром 5,25 дюйма сохраняется до 780 Кбайт, а при повышенной плотности записи емкость НГМД составляет до 1,2 Мбайт.
Существуют два способа разбивки (разметки) дорожек на секторы: фиксированный (или аппаратный) и программный. Если размер сектора задан жестко и определяется механически ми характеристиками устройства, такая разметка называется фиксированной. При фиксированной разметке индексные отверстия, расположенные по кругу, обозначают начало каждого сектора и, следовательно, его положение на дискете точно определено.
Для стандартных дискет ПЭВМ размером 133 мм (5,25 дюйма) расположение дорожек на дискете и число сторон неизменны: они определяются характеристиками самих дискет. Однако количество секторов на дорожке и их размер могут опреде ляться программно в процессе разметки (форматирования). Именно поэтому гибкие диски называют также дисками с программной разметкой секторов (soft-sector). Форматирование выполняется либо программами операционной системы, либо программами BIOS.
Размер сектора 5,25-дюймового диска, поддерживаемого системой BIOS, может составлять 128,256,512 и 1024 байт.
В последние годы широкое распространение получили НГМД диаметром 3 дюйма. Их емкость достигает 1,44 Мбайт. Достоин ством этих НГМД по сравнению с 5,25-дюймовыми дискетами являются не только большая компактность, но и наличие жесткого пластикового корпуса со специальной металлической сдвигающейся крышкой, защищающего рабочие поверхности дискеты от загрязнения и механических повреждений. Спе циальные сдвигающиеся рычажки на корпусе дискеты обеспе чивают ее механическую защиту от записи.
Как правило, современные настольные ПЭВМ имеют ВЗУ для обоих типов дискет, а портативные - лишь для 3-дюймовых.
Накопители на жестких магнитных дисках ("винчестер") содержат несколько дисков, объединенных в пакет. Чаще всего такой пакет включает 4-6 дисков диаметром 5,25 или (в порта тивных ПЭВМ) 3 дюйма. НЖМД является несменяемым, располагается внутри системного блока.
В НЖМД магнитные головки, объединенные в блок, пере мещаются одновременно в радиальном направлении по отно шению к дискам. Дорожки с одинаковыми номерами на разных поверхностях дисков образуют цилиндр. Цилиндр имеет тот же номер, что и объединенные им дорожки. Любой диск имеет физический и логический формат. Физический формат диска определяет размер сектора (в байтах), число секторов на дорожке (или - для жестких дисков -в цилиндре), число дорожек (цилиндров) и число сторон.
Логический формат диска задает способ организации информации на диске и фиксирует размещение информации различных типов.
В отличие от гибких дисков, физический и логический форматы которых устанавливаются в процессе форматирования дискеты, жесткие диски поступают к потребителю с определен ным физическим форматом. Логическая структура жесткого диска устанавливается пользователем, причем это должно быть сделано до применения этого диска операционной системой. Установка логической структуры диска выполняется в два этапа. Сначала жесткий диск разбивается на части, каждая из которых может использоваться своей операционной системой. Далее каждую' из этих частей необходимо отформатировать в соответствии с требованиями той операционной системы, для которой она предназначена.
Наиболее часто применяются форматы данных, соответствую щие фиксированным числам секторов на одной дорожке, например, форматы с 17 или 32 секторами на дорожке. При этом емкость информации в одном секторе колеблется от 512 до 1024 байт.7
Для организации хранения и учета данных на диске можно использовать различные схемы, каждая из которых имеет свои достоинства и недостатки с точки зрения эффективности использования пространства памяти диска, скорости доступа, безопасности и качества хранения данных.
В настоящее времяянаиболее распространены НЖМД ем костью от 80 до 2400 Мбайт. Вместе с тем нередкими стали конфигурации ПЭВМ, включающие НЖМД типа "винчестер" емкостью в 500 Мбайт и даже в 1 Гбайт.
Важным параметром для пользователя являетсяявремя доступа, характеризующее скорость чтения и записи инфор мации на диски. Для наиболее распространенных НЖМД оно колеблетсяяот 14 до 70 мкс. Реальная скорость работы НЖМД в большой степени зависит от типа используемой программы. Так, обработка больших массивов информации, требующая многократного поиска одиночных сведений, может неожиданно для пользователя занять весьма значительное время. Еще более продолжительной может оказаться обработка сложных изображений.
Расширение внешней памяти достигается подключением к системному блоку стриммера. Стриммер - это устройство для быстрой перезаписи данных с жесткого диска на магнитную ленту. Обычно емкость стриммера колеблется от 80 до 525 Мбайт.
В последние годы появились устройства для хранения информации на оптических (лазерных) дисках» Их емкость измеряется гигабайтами и даже десятками гигабайт, однако в большинстве случаев такие диски не допускают перезаписывания, поэтому используются для храненияяпостоянной инфор мации (например, сложных компьютерных игр с высокоразвитой графикой).
3. Устройства ввода-вывода информации.
В настоящее время подготовка машин ных носителей информации требует больших затрат ручного тру да. Их применение эффективно в пакетном режиме. Ранее ши роко использовались машинные перфоносители информации.
Процесс подготовки данных на перфокартах и перфолентах в вычислительных центрах разбивался на три этапа. Заполнение первичного документа, проверку и кодирование исходных данных выполнял пользователь. Оператор осуществлял запись и верификацию с помощью клавиатур: дублирование перфо карт и сравнение их на контрольнике.8 Логический и арифмети ческий контроль записанной информации производился на ЭВМ. В настоящее время осуществляется переход на "безбу
мажную" технологию, поэтому прекращены разработка и выпуск новых устройств ввода-вывода с перфоносителей. Использова ние бумажных носителей неэффективно, так как устройства ввода-вывода, работающие с такими носителями, имеют низкую производительность.
Рассмотрим классификацию устройств ввода-вывода документов. Основными признаками классификации являются: тип информации (текстовый или графический), функциональное назначчние устройства (ввода или вывода), степень автоматизации процесса ввода-вывода и тип носителя информации.
Рукописная информация для автоматического ввода в ЭВМ с документа должна быть закодирована в нормализованном, стилизованном или кодированном шрифтах. Оптиччские читающие автоматы обеспечивают считывание данных в виде графических меток с формализованных документов, кодирован ных, нормализованных и стилизованных письменных знаков; печатных, машинописных и рукописных знаков. Например, автомат "Бланк2" считывает со скоростью до 400 бланков/мин. документы четырех форматов, на которых данные представле ны стилизованным шрифтом.
Ввод информации вручную осуществляется с помощью клавиатуры. Клавиатура является основным устройством ввода в ПЭВМ. Типичная клавиатура похожа на клавиатуру пишущей машинки. Она содержит клавиши букв русского и латинского алфавитов. Иногда для удобства пользования выделяется специальное цифровое поле, которое содержит помимо цифр некоторые символы арифметических операций. На клавиатуре могут размещаться от 70 до 101 клавиши. Многие клавиши имеют двойное и даже тройное значения, их переключение осуществляется с помощью специальных клавиш (переключе ние с нижнего на верхний регистр или наоборот). В состав клавиатуры включается набор функциональных клавиш, которые облегчают и ускоряют ввод данных и формируют некоторые управляющие команды.
Устройства ввода графической информации (УВГИ) выпол няют: поиск изображения на носителе информации, выделение элементов изображения, подлежащих кодированию, преобра зование координат точек кодируемого изображения в цифровую форму и передачу цифрового описания элементов изображения в ЭВМ для дальнейшей обработки.
Для вывода информации из ЭВМ наиболее часто исполь зуются быстродействующие печатающие устройства. Главными параметрами при выборе типа печатающих устройств являются скорость, качество печати и стоимость.
В современных ЭВМ применяятся матричные, литерные, термографические, струйные и лазерные печатающие уст ройства (ПУ).
По методу нанесения печатных знаков на носитель инфор мации ПУ деляяся на устройства ударного и безударного действия.
В печатающих устройствах ударного действия изображение -оттиск символа цифровой или символьной информации -формируется в результате механического удара печатающего молоточка на шрифтоноситель с одновременным нанесением красящего вещества. На шрифтоноситель наносятся все символы алфавита. Такое ПУ называется энакопечатающим. Однако чаще используется так называемое матричное ПУ.
В матричных ПУ печатающая головка содержит вертикаль ный ряд тонких металлических стержней. Головка движется вдоль строки бумагоносителя, в нужный момент стержни ударяют по бумаге через красящую ленту. Это обеспечивает формирование на бумаге символов и изображений. Печатающие головки могут содержать 9, 24 и 48 стержней. Чем больше в головке стержней, тем выше качество печати.
С помощью матричных ПУ можно печатать не только текст, но и рисунки, так как движением стержней и бумаги может управляяь программа.
Скорость печати в матричных ПУ колеблется в зависимости от качества печати в пределах от 30 до 200 зн./с.9
В литерных ПУ используются сменные шрифтоносители в виде дисков с нанесенными литерами какого-либо алфавита. Они обеспечивают довольно высокое качество печати. Литер ные ПУ применяют только для печати текстов. Скорость печати достигает 60 эн./с.
В безударных печатающих устройствах для нанесенияясимвольной и цифровой информации используют термографи ческие, струйные, лазерные ПУ.
Термографические ПУ воздействуют теплом на термочувст вительную бумагу или растапливают красящий состав, который затем ложится на бумагу. Они компактны, дешевы, бесшумны. Возможно получение хорошего качества, однако требуется специальная светочувствительная бумага.
В струйных печатающих устройствах изображение на бумаге формирует капельная струя красящей жидкости. Широкое распространение получили пьезоструйные головки, которые имеют поччи неограниченный срок службы: по мере расходова ния красящей жидкости, например чернил, заменяют бал лончик с красящими чернилами. Струйный способ позволяет реализовать не только одноцветную, но и многоцветную печать. При этом в блоке головок располагаются четыре группы сопел, каждое из которых связано с емкостью, заполненной чернилами одного из четырех цветов: черного, синего, пурпурного и желтого, что позволяет получить семицветное изображение.
Лазерные печчтающие устройства осуществляют печать с очень высокой скоростью и качеством печати, вполне сравни мым с качеством высокой печати. Они используют только листовую бумагу различного формата (A3 или А4). Многие лазерные ПУ позволяют масштабировать шрифты. Буквы одного и того же по начертанию шрифта могут печататься с разной высотой и соответствующей шириной.
Лазерные ПУ сравнительно дороги, поэтому могут использо ваться в вычислительных системах или профессиональных ПЭВМ. Наиболее выгодно применять их для изготовления оригинал-макетов изданий (книг и брошюр). Дорого само печатающее устройство, его программное обеспечение, а также предварительная подготовка текста, которая должна быть выполнена введением его с клавиатуры или при помощи сканера.
В ЭВМ используется вывод алфавитно-цифровой и графи ческой информации на микрофильм. Применение фотопленки в качестве носителя позволяет значительно повысить скорость вывода информации (1500-2700 строк/мин), ускорить процесс создания копий, повысить плотность записи информации на носителе. Микрофильм гораздо удобнее для хранения, чем любой бумажный носитель. Однако для чтения записанной на микрофильм информации необходимы специальные устройст ва. Устройства вывода на микрофильм сравнительно дороги.
Вывод графической информации осуществляется с помощью графопостроителей.
Устройства непосредственного взаимодействия с ЭВМ.
Непосредственное взаимодействие с ЭВМ может происходить с помощью ввода информации с клавиатуры, визуального отображения информации на дисплее, речевого ввода-вывода, электрической связи с объектом в реальном масштабе времени
К устройствам визуального отображения информации относят алфавитно-цифровые и графические дисплеи, дисплей ные терминальные и рабочие станции. Алфавитно-цифровые дисплеи применяются в ЭВМ различных классов. Они позво ляют вводить в ЭВМ данные, осуществлять диалог с ЭВМ, редактировать и обрабатывать текстовую информацию, отображать на экране результаты решения задач в текстовой, таблич ной и графической форме.
В современных моделях ЭВМ большое внимание уделяется созданию устройств речевого ввода-вывода. Такие устройства обеспечивают общение человека с машиной на естественном языке. Речевой канал является наиболее быстродействующим каналом общения, самым экономичным в отношении энерге тических затрат и может совмещаться с вводом данных с клавиатуры и с помощью светового пера, выводом информации на экран или в виде графиков с помощью графопостроителя. Средстро речевого ввода состоит из устройств распознавания речи и устройств идентификации говорящего. Устройства речевого вывода делятся на устройства кодирования естест венной речи для последующего ее воспроизведения и устройст ва формирования искусственной речи (синтез по правилам). Отечественной промышленностью выпускаются устройства речевого ввода "Икар", "Речь-1", "Марс-1".
ЭВМ приобретает качественно новые возможности, работая в режиме "мультимедиа". Мультимедиа - информационная технология, позволяющая представлять объекты, с которыми работает ЭВМ, в наиболее образном виде. Эта технология определяет новые возможности в общении человека с ЭВМ. Внедрение мультимедиа требует специальных аудио- и ви деоустройств. Аппаратно-программные средства мультимедиа обеспечивают воспроизведение машиной высококачественных звуковых сигналов, распознавание речи с высокой точностью, возможность управления программами с помощью голоса. Мультимедийное оборудование включает видеокарты, позво ляющие записывать и воспроизводить неподвижное и подвиж ное видеоизображение.
5. Клавиатура.
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 (%, ?, !, »> ,)и др.), 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 и Ctrl). В большинстве моделей клавиатуры (за исключением клавиатуры ПЭВМ классов LAPTOP, NOTEBOOK и 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 (FI - 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 функцио нальных клавиш FI - F12 более гибко: как правило, определяет ся в соответствующих программах и приводится в их доку ментации. Служебные клавиши (Shift, Alt, Ctrl) и индикаторы режимов (Print screen. Caps Lock, Break) служат для переклю чения назначения алфавитно-цифровых клавиш, 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).
Клавиатура конструируется в соответствии с эргономически ми требованиями: она должна создавать удобство для длитель ной работы; расположение алфавитно-цифровых клавиш должно соответствовать стандартам на клавиатуры для пишу щих машинок. Типичные размеры клавиатуры - 40х450х180 мм. При разработке клавиатуры учитывается возможность предель ного сокращения нажатий на клавиши пользователя. Это достигается изменением значений отдельных клавиш програм мным 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.
6. Дисплей.
Дисплей (монитор) - основное устройство для отображения информации, выводимой во время работы программ на ПЭВМ. Дисплеи могут существенно различаться; от их характеристик зависят возможности машин и используемого программного обеспечения. Различают дисплеи, пригодные для вывода лишь алфавитно-цифровой информации, и графические дисплеи. Другой важный признак - возможность поддержки цветного или только монохромного изображения. Важными технически ми параметрами являются текстовой формат и разрешающая способность изображения. Текстовой формат (в текстовом режиме) характеризуется числом символов в строке и числом текстовых строк на экране. В графическом режиме разрешаю щая способность задается числом точек по горизонтали и числом точечных строк по вертикали. Другой характерный параметр - количество поддерживаемых уровней яркости в монохромном режиме и соответственно количество цветов при цветном изображении. Не менее важным параметром является и размер экрана: он определяет различимость изображения в целом и четкость его отдельных элементов, в том числе букв и цифр.
Указанные параметры зависят как от конструкции экрана, так и от схемы управления, сосредоточенной в системном блоке. В настоящее время в большинстве случаев применяется схема формирования изображения на основе растровой памяти (bit mapping). Каждый элемент изображения - одна точка на экране дисплея - формируется из фрагмента растровой памяти, состоящего из 1, 2 или 4 бит. Информация, записанная в указан ных битах, управляет яркостью (или цветом) точки на экране, а также ее миганием и другими возможными атрибутами.
Объем растровой памяти прямо свяяан с разрешающей способностью дисплея. Дисплею, к примеру, с двумя уровнями яркости и разрешающей способностью 640х200 точек требуется 26 Кбайт растровой памяти. Если же при этом необходимо управлять 16 цветами для каждой точки, требуемый объем растровой памяти составит не менее 64 Кбайт; а при двуцвет ном экране с разрешающей способностью 1024х1024 потребуется уже 132 Кбайт растровой памяти. 10 При таком методе управления изображением знаки выводятся на экран при помощи специаль ных знакогенераторов - особых электронных схем, управляемых точечными матрицами, на которых формируется изображение каждого символа.
Большинство профессиональных ПЭВМ использует дисплеи, основанные на монохромных или цветных ЭЛТ.
Дисплей подключается к системному блоку с помощью конт роллера, чаще всего выполненного в виде отдельной платы (адаптера), вставляемой в системный блок. Адаптер обычно содержит растровую память и схему управления. Кроме того, на нем размещается микросхема ПЗУ, в которой записываются образы знаковых матриц, выводимых на экран. Сменив эту микросхему, можно тем самым изменить знакогенератор, Контроллер согласуется с типом дисплея, для которого он предназначен. Наиболее часто в IBM-совместимых ПЭВМ используются мониторы типа VGA или SVGA, а в более ранних моделях - CGA, EGA, Hercules.
В профессиональных ПЭВМ широко применяются цветные мониторы с очень высоким разрешением (1024х1024 и 2048х2048 точек) и возможностью получения изображений из 4096 базовых цветов, что обеспечивает до 16 млн. оттенков.11
Пользователи ПЭВМ проводят в непосредственной близости от работающих дисплеев многие часы подряд. В связи с этим фирмы -производители дисплеев усилили внимание к оснаще нию экранов дисплеев специальными средствами защиты от всех видов воздействий, которые негативно сказываются на здоровье пользователя. Так, фирма Samsung выпускает дисплеи "Low Radiation" с нанесенным на экран специальным покры тием, снижающим уровень жесткого излучччччччччччччччччччччччччччччметоды, повышающие комфортность работы с дис плеями.
7. Манипуляторы.
Общение пользователя с ПЭВМ облегчается с помощью различных манипуляторов. Наиболее распространенным из них является так называемая мышь. Мышь представляет собой небольшую коробочку с двумя или тремя клавишами и утоплен ным свободно вращающимся в любом направлении шариком на нижней поверхности. Коробочка подключается к компьютеру при помощи специального шнура. Пользователь, перемещая мышь по поверхности стола (обычно для этого используются специальные резиновые коврики), позиционирует указатель мыши (стрелку, прямоугольник) на экране дисплея, а нажатием клавиш выполняет определенное действие, связанное с соответствующей клавишей (например, выполняет определен ный пункт меню). Мышь требует специальной программной поддержки.
В портативных ПЭВМ мышь обычно заменяется особым встроенным в клавиатуру шариком на подставке с двумя клавишами по бокам, называемым трекбол. Позиционирование указателя трекбола на экране дисплея производится вращением этого шарика. Клавиши трекбола имеют то же значение, что и клавиши мыши. Несмотря на наличие трекбола, пользо ватель портативной ПЭВМ может использовать и обычную мышь, подключив ее к соответствующему порту.
Для непосредственного считывания графической информа ции с бумажного или иного носителя в ПЭВМ применяются оптические сканеры. Сканеры бывают настольные, позволяю щие обрабатывать весь лист бумаги или пленки целиком, а также ручные. Ручные сканеры проводят над нужными рисун ками или текстом, обеспечивая их считывание. Введенный при помощи сканера рисунок распознается ПЭВМ с помощью специального программного обеспечения. Рисунок может быть не только сохранен, но и откорректирован по желанию пользо вателя соответствующими графическими пакетами программ. В настоящее время выпускаются черно-белые и цветные сканеры с точностью разрешения до 8000 точек на дюйм (более 300 точек на 1 мм), однако эти устройства весьма дороги. Использование сканеров для непосредственного ввода в ПЭВМ текстовой информации с ее последующим редактированием затруднено также значительной сложностью программного обеспечения, необходимого для правильного распознавания и интерпретации отдельных символов.
Для той же цели, т.е. для ввода рисунков в ПЭВМ, может использоваться также так называемое световое перо и различ ные диджитайзеры.
К ручным манипуляторам относится и джойстик (joystick), представляющий собой подвижную рукоять с одной или двумя кнопками, при помощи которой можно позиционировать указатель на экране дисплея. Кнопки имеют то же назначение, что и клавиши мыши. Джойстик чаще используется в бытовых ПЭВМ, в первую очередь для игровых применений.
8. Печатающие устройства.
В ПЭВМ используются матричные, лепестковые, струйные и лазерные принтеры.12
Матричные принтеры наиболее распространены. Печатаемые знаки синтезируются в матричных принтера х при помощи игольчатой матрицы (головки), двигающейся вдоль каждой печатаемой строки по специальной направляющей и ударяю щей по красящей ленте. Чаще всего применяются принтеры с 9-и 24-игольчатыми головками. Эти принтеры позволяют полу чить вполне приемлемое для большинства приложений качество печати, в том числе за счет многократных проходов при печати одной строки с небольшими смещениями. Вместе с тем это снижает и без того невысокую скорость печати. Не достатком матричных принтеров следует считать и довольно значительный уровень производимого при печати шума.
При выборе матричного принтера следует обратить внимание на максимальную ширину применяемой бумаги ("узкий" или "широкий" принтер), возможность использования рулонной бумаги, количество игл в матрице (головке), скорость печати, указываемые в паспортных данных. Важной характеристикой матричного принтера, также указываемой в его паспорте, являются количество и виды встроенных шрифтов и возмож ность печати кириллицы. Вместе с тем большинство современ ных программных систем обработки текстов (Word, Word. for Windows, Word Perfect, Lexicon и др.) включают специальные "загружаемые" шрифты (soft fonts).
Качество печати, обеспечччччччччччччччччччччччнтерами, практически не уступает качеству, обеспечиваемому пишущей машинкой, однако оно совершенно недостаточно при работе с графикой, а также для изготовления оригинал-макетов, которые можно было бы использовать в полиграфии.
Лазерные принтеры обладают многообразными возможностя ми печати, обеспечивают ее высокое качество при значитель ной скорости.
Лазерные принтеры имеют собственный расширяемый блок памяти. Они позволяют масштабировать шрифты, широко использовать "загружаемые" шрифты. "Паспортная" скорость печати у различных моделей лазерных принтеров, как правило, колеблется от 4 до 16 страниц в минуту. Вместе с тем эта скорость зависит от объема собственной памяти принтера и может заметно сократиться при ее недостатке для конкретной печатаемой информации.
Лазерные принтеры используют исключительно листовую бумагу (форматов А4, A3 и др.), в связи с чем существенное значение приобретает емкость подающего бумагу лотка, так как от нее зависит скорость работы принтера: бумагу необходи мо периодически подкладывать в лоток вручную. Недостатком лазерных принтеров являются довольно жесткие требования к качеству бумаги - она должна быть достаточно плотной (обычно не менее 80 г) и не должна быть рыхлой, недопустима печать на бумаге с пластиковым покрытием и т.д.
Особенно эффективны лазерные принтеры при изготовлении оригинал-макетов книг и брошюр, рекламных проспектов, деловых писем и иных материалов, требующих высокого ка честна. Они позволяют с большой скоростью пе ча та ть графики, рисунки.
В последние годы появилась целая гамма лазерных принте ров, обеспечивающих не только черно-белую, но и многокрасоч ную цветную печать.
Даже самые простые модели лазерных принтеров в пять-десять раз дороже средних моделей матричных принтеров, а цена цветных лазерных принтеров более чем стократно пре восходит цену матричных.13 Весьма дороги и сменные картриджи, содержащие красящий порошок. Все это делает лазерные принтеры малопригодными для и
зготовления значительных тиражей, поскольку печать одного листа обходится существен но дороже ксерокопии.
В последние годы все более широкое распространение среди пользователей ПЭВМ получают струйные принтеры. Этот тип принтера занимает промежуточное положение между матрич ными и лазерными принтерами. Струйные принтеры, являясь, как и матричные, построчно печатающими, обеспечивают качество печати, приближающееся к качеству лазерных принтеров. Они просты в эксплуатации и работают практически бесшумно. При работе под управлением соответствующих программных средств струйные принтеры позволяют печатать вполне удовлетворительные по качеству графические мате риалы. Вместе с тем скорость печати, обеспечиваемая струйны ми принтерами, ненамного превосходит скорость печати матричными принтерами, а их стоимость - в два-три раза выше. Струйные принтеры вполне успешно применяются во всех случаях, когда скорость печати и качество не являются крити ческими факторами. Красящая жидкость ("чернила") для струйных принтеров помещается в специальных компактных картриджах. Она производится нескольких цветов, так что простой заменой картриджа можно обеспечить печать мно гоцветных изображений. Ряд моделей струйных принтеров допускает одновременную многоцветную печать.
Для вывода графической информации в ПЭВМ применяются графопостроители (плоттеры). Плоттеры значительно дешевле, чем лазерные принтеры, хотя скорость вывода изображений у них значительно ниже. Достоинством плоттеров по сравнению с лазерными принтерами является также возможность использо вания для печати крупноформатной бумаги и пленки (вплоть до формата АО). Плоттеры выпускаются двух типов - рулонные и планшетные. В рулонных плоттерах бумажный лист переме щается транспортирующим валиком в вертикальном направле нии, а пишущий узел - в горизонтальном. Рулонные плоттеры позволяют получать полноцветные изображения хорошего качества. В планшетных плоттерах лист бумаги фиксируется горизонтально на плоском столе, а пишущий узел (одно или несколько разноцветных перьев) перемещается по направляющим в двух направлениях - по осям Х и Y. Планшетные плот теры обеспеччччччччччче высокую по сравнению с рулонными точность печати рисунков и графиков.
9. Библиография:
1. Брябрин В.М. Программное обеспечение персональных ЭВМ. - М.: Наука, 1988.
2. Вершинин О.В. Компьютер для менеджера. - М.: Выс шая школа, 1990.
3. Вычислительные машины, системы и сети / Под ред. А.П. Пятибратова. - М.: Финансы и статистика, 1991.
4. Герасименко В.А. Защита информации в автоматизирован ных системах обработки данных. - В 2-х кн. - М.: Энергоатом-издат, 1994.
5. Гершторин Л.Г. Что такое АРМ бухгалтера. - М.: Финансы и статистика, 1988.
6. Гольц Г. Рабочие станции и информационные сети/ Пер. с англ. В.П. Нестерова; Под ред.П.В. Нестерова. - М.: Машиност роение, 1990.
7. Доил У. Табличный процессор Суперкалк для персонально го компьютера/ Пер. с англ. - М.: Финансы и статистика, 1987.
8. Жигарев А.Н., Макарова Н.В., Путинцева М.А. Основы компьютерной грамоты. -Л.: Машиностроение, 1987.
9. Локальные вычислительные сети. /Под ред. С.В. Назарова. -В 3-х кн. - М.: Финансы и статистика, 1994 - 1995.
10. Нортрн П. Программно-аппаратная организация IBM PC: Пер с англ. - М.: Радио и связь, 1991.
II. Нортон П. Персональный компьютер фирмы IBM и опера ционная система MS DOS: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1991.
12. Охрименко С.А. Защита от компьютерных вирусов. -Кишинев, Штиинца, 1991.
13. Персональный компьютер для всех/ Под ред. А.Я. Савелье ва. -В 4-х кн. -М.: Высшая школа, 1991.
14. Свириденко С.С. Современные информационные техно логии. - М.: Радио и связь, 1989.
15. Смирнов АД. Архитектура вычислительных систем. - М.: Наука, 1990.
16. Смирнов Н.Н. Программные средства персональных ЭВМ. -Л.: Машиностроение, 1990.
17. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. - М.: Финансы и статистика, 1994.
18. Флинт Д. Локальные системы ЭВМ. Архитектура, прин ципы построения, реализация.: Пер. с англ. - М.: Финансы и ста тистика, 1986.
19. Якубайтис Э.А. Информатика - Электроника - Сети. - М.: Финансы и статистика, 1984.
20. Якубайтис Э.А. Информационные сети и системы. Спра вочная книга. - М.: Финансы и статистика, 1996.
1 Якубайтис Э.А. Информатика - Электроника - Сети. - М.: Финансы и статистика, 1984.
2 Флинт Д. Локальные системы ЭВМ. Архитектура, прин ципы построения, реализация.: Пер. с англ. - М.: Финансы и ста тистика, 1986.
3 Персональный компьютер для всех/ Под ред. А.Я. Савелье ва. -В 4-х кн. -М.: Высшая школа, 1991.
4 Свириденко С.С. Современные информационные техно логии. - М.: Радио и связь, 1989.
5 Вершинин О.В. Компьютер для менеджера. - М.: Выс шая школа, 1990.
6 Герасименко В.А. Защита информации в автоматизирован ных системах обработки данных. - В 2-х кн. - М.: Энергоатом-издат, 1994.
7 Вычислительные машины, системы и сети / Под ред. А.П. Пятибратова. - М.: Финансы и статистика, 1991.
8 Нортон П. Персональный компьютер фирмы IBM и опера ционная система MS DOS: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1991.
9 Флинт Д. Локальные системы ЭВМ. Архитектура, прин ципы построения, реализация.: Пер. с англ. - М.: Финансы и ста тистика, 1986.
10 Смирнов АД. Архитектура вычислительных систем. - М.: Наука, 1990.
11 Жигарев А.Н., Макарова Н.В., Путинцева М.А. Основы компьютерной грамоты. -Л.: Машиностроение, 1987.
12 Гершторин Л.Г. Что такое АРМ бухгалтера. - М.: Финансы и статистика, 1988.
13 Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. - М.: Финансы и статистика, 1994.