4 Основных принципа risc :

1. Любая операция должна выполняться за один такт, вне зависимости от ее типа.

2. Система команд должна содержать минимальное количество наиболее часто используемых простейших инструкций одинаковой длины.

3. Операции обработки данных реализуются только в формате “регистр - регистр“ (операнды выбираются из оперативных регистров процессора, и результат операции записывается также в регистр; а обмен между оперативными регистрами и памятью выполняется только с помощью команд загрузки\записи ).

4. Состав системы команд должен быть “ удобен “ для компиляции операторов языков высокого уровня

Микропроцессоры с архитектурой CISC ( Complex Instruction Set Computers) - архитектура вычислений с полной системой команд. Реализующие на уровне машинного языка комплексные наборы команд различной сложности ( от простых, характерных для микропроцессора первого поколения, до значительной сложности, характерных для современных 32 -разрядных микропроцессоров типа Пентиум, Атлон и т.п.)

20. Назовите основные технические характеристики, а также их значения для современных модулей оперативной памяти (RAM). Какие бывают типы памяти и виды модулей памяти?

Поскольку память работает с процессором, она называется оперативной памятью процессора или RAM или память с произвольным доступом.

В компьютере память бывает двух видов:

– постоянная, к ней относятся микросхему BIOSа и «винчестер»;

– оперативная память ram, данные в ней находятся до тех пор, пока компьютер включен. Когда компьютер выключается, то данные из оперативной памяти записываются в постоянную, на «винчестер».

Память имеет определённые характеристики, показывающие эффективность её работы. К ним относится объём оперативной памяти и её быстродействие. Существуют и другие параметры, но они являются производными от последних. Всем понятно, что чем выше эти характеристики, тем оперативная память быстрее, а следовательно, должен быть более производителен компьютер в целом. С объёмом всё понятно, чем больше объём, тем больше программ может загрузить в себя оперативная память. Поскольку винчестер обладает меньшим быстродействием, чем оперативная память, а оперативная память меньшим, чем сам процессор, то общая производительность будет зависеть от быстродействия самого медленного элемента системы, т.е. «винчестера». Но поскольку данные необходимы, то выход один — наращивать объём оперативной памяти RAM.

Производительность оперативной памяти RAM заключается в том, насколько быстро, за единицу времени память передаёт данные процессору, или наоборот, от процессора. То есть сколько мегабайт или гигобайт в секунду передаётся информации. Чем больше, тем оперативная память RAM производительней. Поскольку существуют определённые характеристики оперативной памяти RAM, то эти характеристики зависят от некоторых показателей. К ним относятся организация циклов обмена с процессором и разрядность шины памяти.

Разрядность оперативной памяти RAM характеризуется количеством бит, с которыми операция чтения из памяти или запись может быть выполнена одновременно. Современные модули памяти имеют разрядность 8 байт или 64 бита. В современных вычислительных устройствах, оперативная память выполнена по технологии динамической памяти с произвольным доступом. Понятие памяти с произвольным доступом предполагает, что текущее обращение к памяти не учитывает порядок предыдущих операций и расположения данных в ней. ОЗУ может изготавливаться как отдельный блок, или входить в конструкцию однокристальной ЭВМ или микроконтроллера. Оперативная память передаёт процессору команды и данные непосредственно, либо через кэш-память. Каждая ячейка оперативной памяти имеет свой индивидуальный адрес.

  Практически все современные модули памяти производятся по технологии SDRAM. В настоящее время наибольшее распространение получили модули памяти SDRAM, изготовленные по технологии DDR и DDR2.Технология DDR SDRAM позволяет передавать данные по фронту и срезу сигнала, что, по сравнению с обычной SDRAM, повышает производительность модуля памяти в два раза. Модуль оперативной памяти DDR SDRAM от обычного SDRAM отличается и по многим техническим характеристикам. Например, в него добавлена технология QDS, решающая проблему считывания синхросигнала. Модуль оперативной памяти DDR SDRAM отличается также пониженным тепловыделением, так как потребляет меньше энергии в режиме пиковой нагрузки. Модули памяти SDRAM DDR могут применяться в двухканальном или четырёхканальном режимах.Модули памяти DDR2 SDRAM. DDR2 SDRAM от DDR SDRAM в первую очередь отличается по частоте шины. У модуля оперативной памяти DDR2 SDRAM она в два раза больше. Соответственно, модули памяти SDRAM DDR2 быстрее взаимодействуют с процессором. По остальным техническим характеристикам DDR2 SDRAM и DDR SDRAM ничем не отличаются.

21. Назовите физические принципы энергонезависимого хранения информации. Приведите примеры устройств, в которых эти принципы используются.

Устройства хранения относящиеся к внешней памяти компьютера обеспечива­ют энергонезависимое хранение блоков информации на каком-либо физиче­ском носителе. Физические принципы энергонезависимого хранения и соответ­ствующие им носители разнообразны. Наибольшее распространение получили следующие:

• Магнитный принцип основан на перемагничивании участков носителя в со­ответствии со значениями битов записываемой информации. Этот принцип реализуется в устройствах с подвижным носителем в виде диска или ленты, где запись и считывание производится на дорожку (трек). Головка записи вызывает изменение намагниченности участков трека в соответствии с запи­сываемой битовой последовательностью. При считывании регистрируется изменение магнитного поля, связанное с прохождением пол головкой уча­стков трека, и из этих изменений извлекается ранее записанная информация. Существуют магнитные устройства хранения и с неподвижным носителем. В настоящее время используются (но пока еще не широко) микросхемы памяти FRAM (Ferroelectric Random Access Memory — ферроэлектрическая оперативная память). В магнитооптических устройст­вах принцип хранения — магнитный, оптика (лазер) используется лишь для разогрева перемагничиваемого участка при записи (это позволяет значи­тельно уменьшить размер участка — повысить плотность записи) и считыва­нии (свойства отраженного луча зависят от состояния магнитной «ячейки»).

• Оптический принцип основан на изменении оптических свойств участка но­сителя: степени прозрачности или коэффициента отражения. Способы, какими эти изменения достигаются различны. В современных оптических устройствах на дисках CD и DVD изменение оптических свойств достигается с помощью лазера, изменяющего лунки (необратимо, однократно) или изменяющего состояние участка (обратимо, многократно).

• Электрический принцип основан на пороговых эффектах в полупроводниковых структурах. Этот принцип используется в твердотельной памяти —флэш-памяти и EEPROM. Здесь для изменения состояния хранящей ячейки требуется значительная энергия (довольно длительное воздействие сильно­го электрического поля), что и происходит в процессе записи, называемом программированием. Считывание требует значительно меньших затрат как энергии, так и времени* Под твердотельностью в этих устройствах подразумевается отсутствие относительного движения носителя и головок записи-считывания.

энергонезависимые устройства хранения информации:

Развертывание загрузочного образа среды выполнения в устройстве требует наличия файловой системы на запоминающем устройстве с возможностью чтения и записи. Если загрузочное запоминающее устройство является энергонезависимым, в случае нехватки дискового пространства образ можно сохранить локально. Встроенные системы поддерживают многочисленные виды запоминающих устройств. В ОС Windows Embedded Standard альтернативные запоминающие устройства подразделяются на следующие основные группы.

Энергозависимые запоминающие устройства типа ОЗУ с возможностью чтения и записи.

Запоминающие устройства на основе ОЗУ схожи с энергонезависимой флэш-памятью. В то же время, содержание памяти в ОЗУ остается постоянным только благодаря использованию источника питания (батареи). Как правило, время доступа на запись и время доступа на чтение в ОЗУ совпадают.

Энергонезависимые запоминающие устройства с возможностью чтения и записи, такие как флэш-память и магнитные диски.

Энергонезависимая флэш-память или ОЗУ считается ПЗУ, если компьютер, в котором она установлена, не может производить запись в файловую систему. Содержимое файловой системы задается во время изготовления.

Дополнительные сведения см. в разделе Энергонезависимая флэш-память.

Дополнительные сведения о развертывании образа среды выполнения на карту CompactFlash см. в разделе CompactFlash.

Энергонезависимые запоминающие устройства только для чтения (например, ПЗУ и компакт-диски).

По сути, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) массового хранения на полупроводниках схоже с энергонезависимой флэш-памятью. В то же время, содержание памяти в ОЗУ остается постоянным только благодаря использованию источника питания (батареи). Как правило, время доступа на запись и время доступа на чтение в ОЗУ совпадают.

Стандарт шины Personal Computer Memory Card International Association (PCMCIA) обеспечивает возможность загрузки с любой карты стандарта PCMCIA типа АТА. Такие устройства реализуют различные технологии хранения, например, физический жесткий диск или твердотельный энергонезависимый накопитель.

Некоторые запоминающие устройства требуют временной или постоянной защиты от записи. Постоянная защита от записи обычно осуществляется путем физической модификации накопителя, в результате чего он становится устройством только для чтения. Временная защита от записи может быть реализована путем физической блокировки накопителя; впрочем, не все носители поддерживают эту функцию. Для защиты носителя от записи используется расширенный фильтр записи (EWF).

22. Поясните принцип работы жёсткого диска (HDD), назовите его основные технические характеристики, а также их значения для современных моделей. Какие применяются интерфейсы для их подключения к материнской плате, какая, при этом, обеспечивается скорость передачи данных?

Жесткий диск компьютера (HDD или винчестер) нужен для хранения информации после выключения компьютера, в отличие от ОЗУ (оперативной памяти) - которая хранит информацию до момента прекращения подачи питания (до выключения компьютера).

Характеристики для жесткого диска:

Скорость вращения диска

Количество секторов на дорожке

Время поиска/время переключения головок/время переключения между цилиндрами

Задержка позиционирования

Время доступа к данным

Кэш-память на жестком диске

Размещение данных на диске

Скорость обмена между процессором и диском

Интерфейс (IDE или SCSI)

Физическое устройство жесткого диска.

На жестком диске данные хранятся на магнитной поверхности диска. Информация записывается и снимается с помощью магнитных головок. Внутри жесткого диска может быть установлено несколько пластин (дисков). Двигатель, вращающий диск, включается при подаче питания на диск и остается включенным до снятия питания.

Двигатель вращается с постоянной скоростью, измеряемой в оборотах в минуту (rpm). Данные организованы на диске в цилиндрах, дорожках и секторах. Цилиндры - концентрическе дорожки на дисках, расположенные одна над другой. Дорожка затем разделяется на сектора. Диск имеет магнитный слой на каждой своей стороне. Каждая пара головок одета как бы на "вилку", обхватывающую каждый диск. Эта "вилка" перемещается над поверхностью диска с помощью отдельного серводвигателя (а не шагового, как часто ошибочно думают - шаговый двигатель не позволяет быстро перемещаться над поверхностью). Все жесткие диски имеют резервные сектора, которые используются его схемой управления, если на диске обнаружены дефектные сектора.

Скорость вращения диска

Обычно современные жесткие диски имеют скорость вращения от 5400 до 7200 об/м. Чем выше скорость вращения, тем выше скорость обмена данными. Следует только учесть, что при возрастании скорости вращения увеличивается температура корпуса жесткого диска и диски со скоростью 7200 об/мин требуют либо применения корпуса с продуманной для целей отвода тепла конструкцией, либо дополнительного охлаждения внешним вентилятором собственно диска. Вентилятора блока питания для этого недостаточно. Еще более высокооборотные диски со скоростью вращения 10000 об/мин, которые сейчас выпускают все без исключения фирмы-производители, требуют как хорошей вентиляции внутри корпуса, так и "правильного" корпуса, хорошо отводящего тепло. Жесткие диски на 15000 об/мин без принудительного обдува просто не рекомендуется использовать.

Количество секторов на дорожке

Современные жесткие диски имеют различное количество секторов на дорожке в зависимости от того, внешняя ли это дорожка или внутренняя. Внешняя дорожка длиннее и на ней можно разместить больше секторов, чем на более короткой внутренней дорожке. Данные на чистый диск начинают записываться также с внешней дорожки.

Время поиска/время переключения головок/время переключения между цилиндрами

Время поиска (seek time) минимально только в случае необходимости операции с дорожкой, которая является соседней с той, над которой в данный момент находится головка. Наибольшее время поиска соответственно при переходе с первой дорожки на последнюю. Все магнитные головки диска находятся в каждый момент времени над одним и тем же цилиндром, и время переключения определяется тем, насколько быстро выполняется переключение между головками при чтении или записи. Время переключения между цилиндрами - это время, требуемое для перемещения головок на один цилиндр вперед или назад.

Задержка позиционирования

После того, как головка оказывается над желаемой дорожкой, она ждет появления требуемого сектора на этой дорожке. Это время называется задержкой позиционирования и также измеряется в миллисекундах (ms). Среднее время задержки позиционирования считается как время поворота диска на 180 градусов и, поэтому зависит только от скорости вращения шпинделя диска.

Время доступа к данным

Время доступа к данным по сути - это комбинация из времени поиска, времени переключения головок и задержки позиционирования, измеряется также в миллисекундах (ms). Время поиска, как вам уже известно, это только показатель того, как быстро головка оказывается над нужным цилиндром. До тех пор, пока данные не записаны или считаны, следует добавить время на переключение головок и на ожидание необходимого сектора.

Кэш-память на жестком диске

Как правило, на всех современных жестких дисках есть собственная оперативная память, называемая кэш-памятью (cache memory) или просто кэшем. Производители жестких дисков часто называют эту память буферной. Размер и структура кэша у фирм-производителей и для различных моделей жестких дисков существенно отличаются. Обычно кэш память используется как для записи данных так и для чтения, но на SCSI дисках иногда требуется принудительное разрешение кэширования записи, так обычно по умолчанию кэширование записи на диск для SCSI запрещено. Есть программы, позволяющие, определить, как установлены параметры кэш-памяти, например ASPIID от фирмы Seagate. Как это многим не покажется странным, размер кэша не является определяющим для оценки эффективности его работы. Организация обмена данными с кэшем более важна для повышения быстродействия диска в целом.

Размещение данных на диске

те параметры диска, которые вы видите в разделе SETUP Standard CMOS Setup, как правило, ничего общего не имеют с реальными параметрами диска, причем вы можете заметить, что эти параметры меняются в зависимости от вида трансляции геометрии диска - Normal, LBA и Large. Normal - геометрия в соответствии с данной производителем в документации на диск и не позволяет DOS увидеть более чем 504 Mb (1 Mb - 1048576 байт). LBA - Logical Block Address - эта установка позволяет видеть DOS диски объемом до 4 Gb. Large используется такой операционной системой, как Unix. Параметры, установленные в SETUP, преобразуются в реальные логикой управления жестким диском. Многие современные операционные системы работают с диском через LBA, минуя BIOS.

интерфейс - способ взаимодействия устройств друг с другом и не только устройств. интерфейс - это просто способ взаимодействия конкретно жесткого диска и материнской платы компьютера. Он представляет собой набор специальных линий и специального протокола (набора правил передачи данных). Таким образом, понятие интерфейс - включает в себя соединительный кабель и порты, находящиеся на соединяемых им устройствах.

Виды взаимодействия жестких дисков и материнской платы компьютера (виды интерфейсов)

Итак, первым на очереди у нас будет самый "древний" (80-е года) из всех, в современных HDD его уже не встретить, это интерфейс IDE (он же ATA, PATA).

- IDE - в переводе с английского "Integrated Drive Electronics", что буквально означает - "встроенный контроллер". Это уже потом IDE стали называть интерфейсом для передачи данных, поскольку контроллер (находящийся в устройстве, обычно в жестких дисках и оптических приводах) и материнскую плату нужно было чем-то соединять. Его (IDE) еще называют ATA (Advanced Technology Attachment), получается что то вроде "Усовершенствованная технология подсоединения". Дело в том, что ATA - параллельный интерфейс передачи данных, за что вскоре (буквально сразу после выхода SATA, о котором речь пойдет чуть ниже) он был переименован в PATA (Parallel ATA).

Что тут сказать, IDE хоть и был очень медленный (пропускная способность канала передачи данных составляла от 100 до 133 мегабайта в секунду в разных версиях IDE - и то чисто теоретически, на практике гораздо меньше), однако позволял присоединять одновременно сразу два устройства к материнской плате, используя при этом один шлейф.

- SATA (Serial ATA), характерной особенностью которого является последовательная передача данных. Стоит отметить, что на момент написания статьи - является самым массовым для применения в ПК.

– eSATA (External SATA) - был создан в 2004 году, слово "external" говорит о том, что он используется для подключения внешних жестких дисков. Поддерживает "горячую замену" дисков. Длина интерфейсного кабеля увеличена по сравнению с SATA - максимальная длина составляет теперь аж два метра. eSATA физически не совместим с SATA, но обладает той же пропускной способностью.

- FireWire последовательный высокоскоростной интерфейс для подключения внешних устройств, в том числе HDD.Поддерживает "горячу замену" винчестеров. По пропускной способности сравним с USB 2.0, а с появлением USB 3.0 - даже проигрывает в скорости. Однако у него все же есть преимущество - FireWire способен обеспечить изохронную передачу данных, что способствует его применению в цифровом видео, так как он позволяет передавать данные в режиме реального времени. Несомненно, FireWire популярен, но не настолько, как например USB или eSATA. Для подключения жестких дисков он используется довольно редко, в большинстве случаев с помощью FireWire подключают различные мультимедийные устройства.

- USB (Universal Serial Bus), пожалуй самый распространенный интерфейс, используемый для подключения внешних жестких дисков, флешек и твердотельных накопителей (SSD). Как и в предыдущем случае - есть поддержка "горячей замены", довольно большая максимальная длина соединительного кабеля - до 5 метров в случае использования USB 2.0, и до 3 метров - если используется USB 3.0.

Скорость передачи данных USB 2.0 составляет порядка 40 Мб/с, что в общем-то является низким показателем. Да, конечно, для обыкновенной повседневной работы с файлами пропускной способности канала в 40 Мб/с хватит за глаза, но как только речь пойдет о работе с большими файлами, поневоле начнешь смотреть в сторону чего-то более скоростного. Но оказывается выход есть, и имя ему - USB 3.0, пропускная способность которого, по сравнению с предшественником, возросла в 10 раз и составляет порядка 380 Мб/с, то есть практически как у SATA II, даже чуть больше.

- это SAS и SCSI. Похожесть их заключается в том, что они оба применяются преимущественно в серверах, где требуется высокая производительность и как можно меньшее время доступа к жесткому диску. Однако, существует и обратная сторона медали - все преимущества данных интерфейсов компенсируются ценой устройств, поддерживающих их. Жесткие диски, поддерживающие SCSI или SAS стоят на порядок дороже.

- SCSI (Small Computer System Interface) - параллельный интерфейс для подключения различных внешних устройств (не только жестких дисков).

Был разработан и стандартизирован даже несколько раньше, чем первая версия SATA. В свежих версия SCSI есть поддержка "горячей замены".

- SAS (Serial Attached SCSI) пришедший на смену SCSI, должен был решить ряд недостатков последнего. И надо сказать - ему это удалось. Дело в том, что из-за своей "параллельности" SCSI использовал общую шину, поэтому с контроллером одновременно могло работать только лишь одно из устройств, SAS - лишен этого недостатка.

- HDD - NAS (Network Attached Storage). В настоящее время сетевые системы хранения данных (NAS) имеют большую популярность. По сути, это отдельный компьютер, этакий мини-сервер, отвечающий за хранение данных. Он подключается к другому компьютеру через сетевой кабель и управляется с другого компьютера через обычный браузер. Это все нужно в тех случаях, когда требуется большое дисковое пространство, которым пользуются сразу несколько людей (в семье, на работе). Данные от сетевого хранилища передаются к компьютерам пользователей либо по обычному кабелю (Ethernet), либо при помощи Wi-Fi.

23. Что обозначает термин “RAID”? Поясните назначение и преимущества использования RAID-0, RAID-1, RAID-5.

RAID (Redundant Array of Independent Disks) — избыточный массив независимых дисков. Изначально RAID расшифровывался как Redundant Array of Inexpensive Disks — избыточный массив недорогих дисков. Под недорогими подразумевались диски, предназначенные для использования в ПК,— в противовес дорогим дискам для мэйнфреймов. Но так как в RAID-массивах стали использовать SCSI-винчестеры, которые были существенно дороже применяемых в большинстве компьютеров дисков IDE, слово "недорогой" было заменено на "независимый".

Принцип функционирования RAID-системы заключается в следующем: из набора дисковых накопителей создается массив, который управляется специальным контроллером и определяется компьютером как единый логический диск большой емкости. За счет параллельного выполнения операций ввода-вывода обеспечивается высокое быстродействие системы, а повышенная надежность хранения информации достигается дублированием данных или вычислением контрольных сумм. Следует отметить, что применение RAID-массивов защищает от потерь данных только в случае физического отказа жестких дисков.

Различают несколько основных уровней RAID-массивов: RAID 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Также существуют комбинированные уровни, такие как RAID 10, 0+1, 30, 50, 53 и т.п. Рассмотрим вкратце принципы функционирования, достоинства и недостатки основных уровней.

RAID 0

Дисковый массив без отказоустойчивости (Striped Disk Array without Fault Tolerance)

Дисковый массив без избыточного хранения данных. Информация разбивается на блоки, которые одновременно записываются на отдельные диски, что обеспечивает повышение производительности. Такой способ хранения информации ненадежен, поскольку поломка одного диска приводит к потере всей информации, поэтому уровнем RAID как таковым не является.

RAID 0 – дешевый и производительный, но ненадежный

За счет возможности одновременного ввода/вывода с нескольких дисков массива RAID 0 обеспечивает максимальную скорость передачи данных и максимальную эффективность использования дискового пространства, так как не требуется места для хранения контрольных сумм. Реализация этого уровня очень проста. RAID 0, как правило, применяется в тех областях, где требуется быстрая передача большого объема данных. Для реализации массива требуется не меньше двух винчестеров.

Преимущества:

наивысшая производительность в приложениях, требующих интенсивной обработки запросов ввода/вывода и данных большого объема;

простота реализации;

низкая стоимость;

максимальная эффективность использования дискового пространства — 100%.

Недостатки:

не является "настоящим" RAID'ом, поскольку не поддерживает отказоустойчивость;

отказ одного диска влечет за собой потерю всех данных массива.

RAID 1

Дисковый массив с зеркалированием (Mirroring & Duplexing)

Дисковый массив с дублированием информации (зеркалированием данных). В простейшем случае два накопителя содержат одинаковую информацию и являются одним логическим диском. При выходе из строя одного диска его функции выполняет другой. Для реализации массива требуется не меньше двух винчестеров.

RAID 1 – простейший отказоустойчивый массив

Преимущества:

простота реализации;

простота восстановления массива в случае отказа (копирование).

Недостатки:

высокая стоимость — 100-процентная избыточность;

невысокая скорость передачи данных.

RAID 5

Отказоустойчивый массив независимых дисков с распределенной четностью (Independent Data Disks with Distributed Parity Blocks)

Самый распространенный уровень. Блоки данных и контрольные суммы циклически записываются на все диски массива, отсутствует выделенный диск для хранения информации о четности, нет асимметричности конфигурации дисков.

В случае RAID 5 все диски массива имеют одинаковый размер — но один из них невидим для операционной системы. Например, если массив состоит из пяти дисков емкостью 10 Гб каждый, то фактически размер массива будет равен 40 Гб — 10 Гб отводится на контрольные суммы. В общем случае полезная емкость массива из N дисков равна суммарной емкости N–1 диска.

В RAID 5 отсутствует выделенный диск для хранения информации о четности

Самый большой недостаток уровней RAID от 2-го до 4-го — это наличие отдельного диска (или дисков), хранящего информацию о четности. Скорость выполнения операций считывания достаточно высока, так как не требует обращения к этому диску. Но при каждой операции записи на нем изменяется информация, поэтому схемы RAID 2-4 не позволяют проводить параллельные операции записи. RAID 5 не имеет этого недостатка, так как контрольные суммы записываются на все диски массива, что делает возможным выполнение нескольких операций чтения или записи одновременно. RAID 5 имеет достаточно высокую скорость записи/чтения и малую избыточность.

Преимущества:

высокая скорость записи данных;

достаточно высокая скорость чтения данных;

высокая производительность при большой интенсивности запросов чтения/записи данных;

высокий коэффициент использования дискового пространства.

Недостатки:

низкая скорость чтения/записи данных малого объема при единичных запросах;

достаточно сложная реализация;

сложное восстановление данных.

24. Для чего служит видеокарта и из чего она состоит? Назовите ёё основные технические характеристики и интерфейсы подключения.

Видеоадаптер — это электронная плата, которая обрабатывает видеоданные (текст и графику) и управляет работой дисплея. Содержит видеопамять, регистры ввода вывода и модуль BIOS. Посылает в дисплей сигналы управления яркостью лучей и сигналы развертки изображения.

Видеоадаптер может быть оформлен в виде отдельной платы, вставляемой в слот расширения компьютера, или может быть расположен непосредственно на системной плате компьютера.

Видеоадаптер включает в себя видеопамять, в которой хранится изображение, отображаемое в данный момент на экране дисплея, постоянное запоминающее устройство, в котором записаны наборы шрифтов, отображаемые видеоадаптером в текстовых и графических режимах, а также функции BIOS для работы с видеоадаптером. Кроме того, видеоадаптер содержит сложное управляющее устройство, обеспечивающее обмен данными с компьютером, формирование изображения и некоторые другие действия.

Видеоадаптеры могут работать в различных текстовых и графических режимах, различающихся разрешением, количеством отображаемых цветов и некоторыми другими характеристиками.

Сам видеоадаптер не отображает данные. Для этого к видеоадаптеру необходимо подключить дисплей. Изображение, создаваемое компьютером, формируется видеоадаптером и передается на дисплей для предоставления ее конечному пользователю.

Видеоадаптер предназначен для хранения видеоинформации и отображения ее на экране монитора. Он непосредственно управляет монитором, а также процессом вывода информации на экран с помощью изменения сигналов строчной и кадровой развертки ЭЛТ-монитора, яркости элементов изображения и параметров смешения цветов. Основными узлами современного видеоадаптера являются собственно видеоконтроллер (как правило, заказная БИС — ASIC), видео BIOS, видеопамять, специальный цифроаналоговый преобразователь RAMDAC (Random Access Memory Digital to Analog Converter), кварцевый генератор (один или несколько) и микросхемы интерфейса с системной шиной (ISA, VLB, PCI, AGP или другой). Важным элементом видеоподсистемы является собственная память. Для этой цели используется память видеоадаптера, которая часто также называется видеопамятью, или фрейм-буфером, или же часть оперативной памяти ПК. Созданием изображения на мониторе управляет обычно аналоговый видеосигнал, формируемый видеоадаптером.

Компьютер формирует цифровые данные об изображении, которые из оперативной памяти поступают в специализированный процессор видеоплаты, где обрабатываются и сохраняются в видеопамяти. Параллельно с накоплением в видеопамяти полного цифрового изображения, на экране данные считываются цифроаналоговым преобразователем (Digital Analog Converter, DAC). На последнем этапе DAC преобразует, цифровые данные в аналоговые и посылает их на монитор. Эта операция выполняется DAC несколько десятков раз за одну секунду; данная характеристика называется частотой обновления (или регенерации) экрана. Согласно современным эргономическим стандартам, частота обновления экрана должна составлять не менее 85 Гц, в противном случае человеческий глаз замечает мерцание, что отрицательно влияет на зрение. В настоящее время шина (а точнее, порт, поскольку к нему можно подключить только одно устройство) AGP обеспечивает вполне достаточную и даже избыточную для большинства приложений производительность. Обработка поступающих данных графическим ускорителем. Повысить скорость этой операции можно, совершенствуя архитектуру графического процессора, например, внедрив конвейерную обработку, когда новая команда начинает выполняться еще до завершения выполнения предыдущей. Производители увеличивают разрядность процессоров и расширяют перечень функций, поддерживаемых на аппаратном уровне; повышают тактовые частоты. Все эти усовершенствования позволяют значительно ускорить заполнение видеопамяти графическими данными, готовыми для отображения на экране. Прежде чем стать изображением на мониторе, двоичные цифровые данные обрабатываются центральным процессором, затем через шину данных направляются в видеоадаптер, где они обрабатываются и преобразуются в аналоговые данные и уже после этого направляются в монитор и формируют изображение. Сначала данные в цифровом виде из шины попадают в видеопроцессор, где они начинают обрабатываться. После этого обработанные цифровые данные направляются в видеопамять, где создается образ изображения, которое должно быть выведено на дисплее. Затем, все еще в цифровом формате, данные, образующие образ, передаются в RAMDAC, где они конвертируются в аналоговый вид, после чего передаются в монитор, на котором выводится требуемое изображение.

Таким образом, почти на всем пути следования цифровых данных над ними производятся различные операции преобразования, сжатия и хранения. Оптимизируя эти операции, можно добиться повышения производительности всей видеоподсистемы. Лишь последний отрезок пути, от RAMDAC до монитора, когда данные имеют аналоговый вид, нельзя оптимизировать.

этапы следования данных от центрального процессора системы до монитора.

1. Скорость обмен данными между CPU и графическим процессором напрямую зависит от частоты, на которой работает шина, через которую передаются данные. Рабочая частота шины зависит от чипсета материнской платы. Для видеоадаптеров оптимальными по скорости являются шина PCI и AGP. Чем выше рабочая частота шины, тем быстрее данные от центрального процессора системы дойдут до графического процессора видеоадаптера.

2. передача цифровых данных, обработанных графическим процессором, в видеопамять, а оттуда в RAMDAC. Самое узкое место любой видеокарты - это видеопамять, которая непрерывно обслуживает два главных устройства видеоадаптера, графический процессор и RAMDAC, которые вечно перегружены работой. В любой момент, когда на экране монитора происходят изменения (иногда они происходят в непрерывном режиме, например движение указателя мыши, мигание курсора в редакторе и т.д.), графический процессор обращается к видеопамяти. В то же время, RAMDAC должен непрерывно считывать данные из видеопамяти, чтобы изображение не пропадало с экрана монитора. Чем более высокое разрешение экрана используется и чем больше глубина представления цвета, тем больше данных требуется передать из графического процессора в видеопамять и тем быстрее данные должны считываться RAMDAS для передачи аналогового сигнала в монитор. Нетрудно заметить, что для нормальной работы видеопамять должна быть постоянно доступна для графического процессора и RAMDAS, которые должны постоянно осуществлять чтение и запись.

Интерфейс видеокарты

Интерфейс видеокарты – это разъем, который находится на материнской плате и к которому подключается видеокарта. Они имеют внутренние и внешние различия.

INT – интерфейс видеокарт, встраиваемый прямо в материнскую плату. Работает все время и постоянно отнимает у компьютера часть его оперативной памяти. Хороша INT для офиса. На таких картах нельзя пользоваться трехмерными видеоиграми.

ISA – древний интерфейс в современных моделях практически не используется. Несколько последних лет для данного интерфейса не выпускают новых видеокарт.

PCI – наследник ISA, более производительный, однако также устаревший. Проигрывает конкурентную борьбу PCI-X.

AGP-слот – специальный интерфейс для видеокарт. Имеет ряд разновидностей. AGP Pro совместим только с платами, специально для него выпущенными. Для остальных вариантов применимы все интерфейсы AGP. Однако при подключении разных вариантов слота и видеокарты данной серии возможна значительная потеря производительности.

PCI-X – самый распространенный сегодня интерфейс, специально под который делаются большинство современных новинок. Хорошо подходит для игровых и профессиональных плат.

25. Поясните принцип действия ЖК мониторов, какими техническими параметрами они характеризуются? Приведите значения этих параметров для современных моделей мониторов.

LCD (Liquid Crystal Display, жидкокристаллические мониторы) сделаны из вещества, которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Молекулы жидких кристаллов под воздействием электричества могут изменять свою ориентацию и вследствие этого изменять свойства светового луча проходящего сквозь них. Молекулы жидких кристаллов под воздействием электричества могут изменять свою ориентацию и вследствие этого изменять свойства светового луча проходящего сквозь них. На этом свойстве и основаны жидкокристалические дисплеи.

Сегодня они достигли 17" размеров для использования в ноутбуках, а для настольных компьютеров производятся 19" и более LCD-мониторы.

Конструктивно дисплей состоит из ЖК-матрицы (стеклянной пластины, между слоями которой и располагаются жидкие кристаллы), источников света для подсветки, контактного жгута и обрамления (корпуса), чаще пластикового, с металлической рамкой жёсткости.

Каждый пиксель ЖК-матрицы состоит из слоя молекул между двумя прозрачными электродами, и двух поляризационных фильтров, плоскости поляризации которых (как правило) перпендикулярны.

В отсутствие напряжения кристаллы выстраиваются в винтовую структуру. Эта структура преломляет свет таким образом, что до второго фильтра плоскость его поляризации поворачивается и через него свет проходит практически без потерь.

Если же к электродам приложено напряжение, то молекулы стремятся выстроиться в направлении электрического поля, что искажает винтовую структуру. При этом силы упругости противодействуют этому, и при отключении напряжения молекулы возвращаются в исходное положение.

При достаточной величине поля практически все молекулы становятся параллельны, что приводит к непрозрачности структуры. Варьируя напряжение, можно управлять степенью прозрачности.

Во всей матрице можно управлять каждой из ячеек индивидуально, но при увеличении их количества это становится трудновыполнимо, так как растёт число требуемых электродов. Поэтому практически везде применяется адресация по строкам и столбцам.

ЖК матрицы (жидкокристаллические экраны) сделаны из вещества, которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам.

Важнейшим и наиболее перспективным достижением в этой области сегодня является цветной TFT-дисплей или, как его часто называют, активная матрица. Активно-матричные тонкопленочные транзисторные дисплеи принципиально отличаются от обычных LCD-дисплеев, использующих пассивно-матричную технологию.

Каждый пиксель TFT-дисплея содержит отдельный транзистор, управляющий группой из трех цветных точек. Это так называемый "логический пиксель", состоящий из трех жидкокристаллических элементов, видимых сквозь три основных цветовых фильтра - красный, синий и зеленый. Все пиксели изнутри подсвечиваются флюоросцентным цветом. Комбинируя пропускание света через красный, синий и зеленый фильтры, можно в каждом логическом пикселе создать практически любой оттенок с высокой яркостью и насыщенностью цветов и с чрезвычайно высокой контрастностью.

Конструктивно TFT-дисплей представляет собой многослойный "бутерброд" из транзисторов и химических жидкокристаллических материалов, зажатых между двумя стеклянными панелями. Число управляющих транзисторов в таком активно-матричном VGA-дисплее с диагональю 10,4 дюйма приближается к 1 миллиону.

Активно-матричный дисплей обладает поразительными возможностями. Картинка на экране TFT-дисплея обновляется 80 раз в секунду. В пассивно-матричных LCD-дисплеях картинка обновляется примерно 10 раз в секунду.

Технические характеристики мониторов:

Разрешение LCD-мониторов одно, и его еще называют native, оно соответствует максимальному физическому разрешению CRT-мониторов. Именно в native разрешении LCD-монитор воспроизводит изображение лучше всего. Это разрешение определяется размером пикселей, который у LCD-монитора фиксирован. Например, если LCD-монитор имеет native разрешение 1024x768, то это значит, что на каждой из 768 линий расположено 1024 электродов, читай: пикселей.

Яркость и контрастность LCD-мониторов не стандартизованы. При этом в центре яркость LCD-монитора может быть на 25% выше, чем у краев экрана. Контрастность LCD-монитора определяется отношением яркостей между самым ярким белым и самым темным черным цветом, является одним из основных параметров дисплея.

По отношению к свету матрица ЖК-дисплея является не активным, а пассивным элементом, она не способна излучать свет, а лишь способна модулировать проходящий через нее. Поэтому позади ЖК-матрицы всегда размещается модуль подсветки, а матрица лишь управляет своей прозрачностью. Регулировка прозрачности осуществляется за счет поворота плоскости поляризации – жидкие кристаллы расположены между двумя сонаправленными поляризаторами: сонаправленность означает, что если свет между ними не изменил свою плоскость поляризации, то он проходит через второй поляризатор без потерь.

26. Какие существуют разновидности устройств ручного ввода? Назовите их основные характеристики и интерфейсы подключения.

Устройства ввода информации – это устройства, которые переводят информацию с языка человека на машинный язык.

К устройствам ввода информации относятся следующие устройства:

1. Клавиатура;

2. Сканер;

3. Цифровые фотокамеры;

4. Средство речевого ввода (микрофон);

5. Координатные устройства ввода ( мышь, трекбол );

6.Сенсорные устройства ввода (световое перо, сенсорный экран, дигитайзер).

1. Клавиатура – это клавишное устройство для ввода числовой и текстовой информации, а так же подачи управляющих сигналов, которое содержит стандартный набор клавиш пишущей машинки и некоторые дополнительные клавиши – управляющие и функциональные клавиши, клавиши управления курсором и малую цифровую клавиатуру.

2. Манипуляры – мыши, трекболы:

Мыши, трекболы и дигитайзеры являются ручными манипуляторами и обычно подключаются к последовательному порту ПК. При перемещении манипулятора по столу (или планшету) синхронно с ним по экрану монитора перемещается курсор. Почти все манипуляторы имеют кнопки, используемые для фиксации конкретной позиции экрана. Эти устройства подразделяются на две категории – относительные и абсолютные. Относительными являются, например, мышь, трекбол, джойстик, точпад; абсолютным – дигитайзер.

Манипуляторы связываются с ПК посредством соответствующих драйверов.

2.1.Мышь

Мышки бывают с двумя и тремя кнопками. Функциональное значение клавиш различно и зависит от выполняемого положения. Функции клавиш можно переопределять.

Качество мыши определяется её разрешением, которое измеряется числом точек на дюйм.

По типу устройств и способу функционирования мыши разделяются на:

1.Механические. В этом случае движение фиксируется механически и связано с перемещением частей устройства. Внутри корпуса располагается тяжёлый обрезиненный металлический шарик, который при перемещении мыши по поверхности стола перекатывается внутри корпуса. Такие мыши не очень долговечны и тяжелее перемещаются, поэтому на сегодняшний момент их выпуск прекращён.

2.Оптико-механическая мышь. Манипулятор конструктивно напоминает первый тип, но движение шарика отслеживается посредством двух валиков с прорезями ( горизонтального и вертикального) и двух оптических пар-светодиод.

3.Оптическая мышь. Внутри корпуса находятся 2 пары светодиодов и фотоэлементов. Один светодиод обычно излучает красный свет, а другой инфракрасный.

4.«Бесхвостые» (инфракрасные) мыши для передачи сигналов используют приёмник инфракрасного излучения, который кабелем присоединяется к ПК и располагается или на ПК, или устанавливается где-то рядом. Преимуществом является свободное передвижение мыши.

2.2.Трекбол

Трекбол это как бы "мышка наоборот". Т.е. само устройство, в отличие от мышки, всегда остается неподвижным, а управление перемещением курсора осуществляется вращением шарика, который находится в верхней части трекбола. При этом, вращая шарик пальцами, вы получаете лучший, нежели у мышки, контроль над его вращением и, как следствие, более точное позиционирование курсора. Этому способствует и то, что, в отличие от крохотного мышиного, шарик трекбола, как правило, имеет больший размер и меньший (относительно размера) вес. Помимо шарика, трекболы имеют, по крайней мере, две кнопки (как и любая двухкнопочная мышь), а вот оснащение их колесиками для прокрутки, дополнительными кнопками и т.п., зависит исключительно от производителя. Таким образом, область применения трекболов - в основном, работа с графическими пакетами, пакетами для автоматизированного проектирования и им подобными. Т.е. такими приложениями, в которых наиболее остро ощущается необходимость плавного перемещения и точного позиционирования курсора.

3.Сканеры- устройства ввода в компьютер графических изображений (текстов, рисунков, слайдов, фотографий, чертежей). В большинстве сканеров для преобразования изображения в цифровую форму применяются светочувствительные элементы на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС).

По способу перемещения считывающей головки и изображения относительно друг друга сканеры подразделяются на ручные (англ. Handheld), рулонные (англ. Sheet-Feed), планшетные (англ. Flatbed) и проекционные. Разновидностью проекционных сканеров являются слайдсканеры, предназначенные для сканирования фотопленок. В высококачественной полиграфии используются барабанные сканеры, в которых в качестве светочувствительного элемента используется фотоэлектронный умножитель (ФЭУ).

4.Цифровые фотокамеры- Бесплёночные ( цифровые ) камеры тоже являются устройствами ввода графической информации.

По внешнему виду он не слишком отличается от обычного, да и выпускаются «цифровики» теми же фирмами, что и обычные фотокамеры. Разница — внутри: вместо пленки «цифровик» использует специальный элемент памяти, который сохраняет переданную с объектива картинку в виде несжатого (TIFF) или сжатого с некоторой потерей качества файла (JPEG-компрессия). Позднее получившийся файл передается в компьютер, а затем его можно обработать в любом графическом редакторе и, если нужно, отпечатать, как обычную фотографию, на специальном принтере, либо на обычном струйном принтере, снабженном фотокартриджем.

Это автоматические устройства, не требующие ручной настройки. Загрузка изображений в ПК не вызывает затруднений и требует только подключения соединительного кабеля к камере и порту компьютера, открытия файлов поставляемого с фотокамерой программного обеспечения и выбора изображений, которые будут автоматически переданы и запомнены на жёстком диске. Существует и другой вариант — подключить к компьютеру сами карты памяти.

5.Микрофон – это электроакустический прибор для преобразования звуковых колебаний в электрические. Применяется в телефонии, радиовещании, телевидении, системах звукоусиления и звукозаписи.

Принцип действия микрофона заключается в преобразовании звуковых колебаний в электрические таким образом, чтобы содержащаяся в звуке информация не претерпевала заметных изменений. Для этого микрофон должен отвечать следующим требованиям:

· при рабочих уровнях звука микрофон должен вырабатывать электрический сигнал, в достаточной мере превышающий уровень собственных электрических шумов;

· вырабатываемый сигнал не должен иметь существенных искажений;

· микрофон должен практически без изменений передавать все звуковые

· частотные составляющие, содержащиеся в сигнале в пределах частотного диапазона аппаратуры, к которой он подключен.

Микрофоны отличаются по способу преобразования колебаний звукового давления в колебания электрические. С этой точки зрения различают электродинамические, электромагнитные, электростатические, пьезоэлектрические, угольные и полупроводниковые микрофоны.

6. Сенсорные устройства ввода представляют собой чувствительные поверхности, покрытые специальным слоем и связанные с датчиком. Прикосновение к поверхности датчика приводит в движение курсор, перемещение которым осуществляется за счет движения пальца по поверхности.

6.1. Дигитайзер - это еще одно устройство ввода графической информации, имеющее пока сравнительно узкое применение для некоторых специальных целей. Свое название дигитайзеры получили от английского digit - цифра. То есть по-русски их можно назвать просто "оцифровыватели".

Впрочем, есть и более благозвучное название - англо-цифровые преобразователи.

Обычно дигитайзеры выполняются в виде планшета. Поэтому такие устройства часто называют графическими планшетами. Применяется такой дигитайзер для поточечного координатного ввода графических изображений в системах автоматического проектирования, в компьютерной графике и анимации. Надо отметить, что это далеко не самый быстрый и удобный способ построения рисунков и чертежей, особенно в случае сложной геометрии. Но зато графический планшет обеспечивает наиболее точный ввод графической информации в компьютер.

6.2. Сенсорный экран — это основа любого сенсорного устройства или оборудования. Физически он представляет собой стеклянную или пластиковую пластину, специальным образом прикрепляемую поверх экрана монитора или встраиваемую внутрь корпуса. На (или в) пластине находятся датчики, которые собирают информацию с поверхности экрана. В комплекте с сенсорным экраном поставляется специальное подключаемое к компьютеру устройство — контроллер, который обрабатывает информацию, принятую от датчиков, и передает ее в компьютер.

Использование сенсорного экрана позволяет обходиться без устройств ввода, таких как мышь и клавиатура (преимущества — выше скорость управления и надежность). Помимо этого, работа с сенсорным экраном упрощает взаимодействие пользователя с компьютером (т.к. не требует от пользователя специальных навыков). В некоторых случаях, благодаря своей высокой надежности и устойчивости к жестким внешним воздействиям, сенсорный экран является единственной альтернативой другим устройствам ввода (например в промышленности, в медицине и т.д.). Созданы также высокопрочные антивандальные варианты исполнения сенсорных экранов, которые позволят применять сенсорное оборудование в местах публичного доступа.

6.3. Световое перо (англ. light pen, также — стило, англ. stylus) — один из инструментов ввода графических данных в компьютер, разновидность манипуляторов. Внешне имеет вид шариковой ручки или карандаша, соединённого проводом с одним из портов ввода-вывода компьютера. Обычно на световом пере имеется одна или несколько кнопок, которые могут нажиматься рукой, удерживающей перо.

Ввод данных с помощью светового пера заключается в прикосновениях или при ведении линий пером по поверхности экрана монитора. В наконечнике пера устанавливается фотоэлемент, который регистрирует изменение яркости экрана в точке, с которой соприкасается перо, за счёт чего соответствующее программное обеспечение вычисляет позицию, «указываемую» пером на экране и может, в зависимости от необходимости, интерпретировать её тем или иным образом, обычно как указание на отображаемый на экране объект или как команду рисования. Световое перо невозможно использовать с обычными ЖК-мониторами. Также световое перо может быть элементом дигитайзера (графического планшета). В этом случае пером пишут или рисуют не по экрану монитора, а по поверхности планшета.

По типу интерфейса подключения устройства ввода можно разделить на устройства, которые используют для подключения:

COM-порт (для мыши) DIN (для клавиатуры). На сегодняшний день - устаревшие интерфейсы, которые почти не используются.

PS/2-порт. Существует практически в любом современном компьютере и предназначается для подключения клавиатуры и мыши.

USB-порт. Наиболее современное решение для подключения устройств ввода, которое позволяет «горячее» подключение устройств.

27. Назовите назначение, принцип работы, разновидности, основные технические параметры и интерфейсы подключения сканеров.

Сканером называется устройство, позволяющее вводить в компьютер образы изображений, представленных в виде текста, рисунков, слайдов, фотографий или другой графической информации. Традиционно сканеры служили для решения специализированных задач: ввода и запоминания изображений в настольных издательских системах, организации хранения текстовых документов в юридических фирмах и т. п. С появлением почти у каждого собственных страниц Web и повсеместным распространением цветных струйных принтеров сканеры быстро превращаются в универсальные настольные средства подобно принтерам и модемам.

Принцип действия

Принцип действия практически всех типов сканеров един. Он основан на том, что направленным лучом освещаются отдельные точки исходного изображения (оригинала) и отраженный в результате луч воспринимается фоточувствительным приемником, где информация о «цвете» точки интерпретируется как конкретное численное значение, которое через определенный интерфейс передается в компьютер.

Как правило, светочувствительные элементы объединяют в матрицу, для того, чтобы сканировать одновременно целый участок оригинала.

Основные характеристики сканеров

- Оптическое разрешение

Является основной характеристикой сканера. Сканер снимает изображение не целиком, а по строчкам. По вертикали планшетного сканера движется полоска светочувствительных элементов и снимает по точкам изображение строку за строкой. Чем больше светочувствительных элементов у сканера, тем больше точек он может снять с каждой горизонтальной полосы изображения. Это и называется оптическим разрешением. Оно определяется количеством светочувствительных элементов (фотодатчиков), приходящихся на дюйм горизонтали сканируемого изображения. Обычно его считают по количеству точек на дюйм - dpi (dots per inch). Нормальный уровень разрешение не менее 600 dpi, увеличивать его еще дальше - значит, применять дорогую оптику, дорогие светочувствительные элементы, и увеличивать время сканирования. Для обработки слайдов необходимо более высокое разрешение 1200 dpi.

Разрешение по X

Этот параметр показывает количество пикселей у фоточувствительной линейки, из которых формируется изображение. Разрешение является одной из основных характеристик сканера. Большинство моделей имеет оптическое разрешение сканера 600 или 1200 dpi (точек на дюйм). Его достаточно для получения качественной копии. Для профессиональной работы с изображением необходимо более высокое разрешение.

Разрешение по Y

Этот параметр определяется величиной хода шагового двигателя и точностью работы механики. Механическое разрешение сканера значительно выше оптического разрешения фотолинейки. Именно оптическое разрешение линейки фотоэлементов будет определять общее качество отсканированного изображения.

- Скорость сканирования

Скорость сканирования зависит от разрешения при сканировании и от размера оригинала. Обычно производители указывают этот параметр для формата А4. Скорость сканирования может измеряться количеством страниц в минуту или временем, необходимым для сканирования одной страницы. Иногда измеряется в количестве сканируемых линий в секунду.

-Глубина цвета

Как правило, производители указывают два значения для глубины цвета - внутреннюю глубину и внешнюю. Внутренняя глубина - это разрядность АЦП (аналого-цифрового преобразователя) сканера, она указывает на то, сколько цветов сканер способен различить в принципе. Внешняя глубина - это количество цветов, которое сканер может передать компьютеру. Большинство моделей используют для цветопередачи 24 бита (по 8 на каждый цвет). Для стандартных задач в офисе и дома этого вполне достаточно. Но если вы собираетесь использовать сканер, для серьезной работы с графикой, попробуйте найти модель с большим числом разрядов.

-Максимальная оптическая плотность

Максимальная оптическая плотность у сканера - это оптическая плотность оригинала, которую сканер отличает от 'полной темноты'. Чем больше это значение, тем больше чувствительность сканера и, тем выше качество сканирования темных изображений.

- Тип источника света

Ксеноновые лампы отличаются малым временем прогрева, долгим сроком службы и небольшими размерами. Флуоресцентные лампы с холодным катодом дешевы в производстве и имеют долгий срок службы. Светодиоды (LED) обладают малыми размерами, низким энергопотреблением и не требуют времени для прогрева. Но по качеству цветопередачи LED-сканеры уступают сканерам с флуоресцентными и ксеноновыми лампами.

- Тип датчика сканера

В сканерах МФУ обычно используется один из двух типов датчиков: контактный (CIS) или ПЗС (CCD). CIS представляет собой линейку фотоэлементов, которая равна ширине сканируемой поверхности. Во время сканирования она перемещается под стеклом и строка за строкой передает информацию об изображении на оригинале в виде электрического сигнала. Сканеры на базе CIS имеют простую конструкцию, тонкий корпус и небольшой вес, они обычно дешевле сканеров на базе CCD. Основной недостаток CIS состоит в малой глубине резкости.

Виды сканеров:

• планшетные — наиболее распространённый вид сканеров, поскольку обеспечивает максимальное удобство для пользователя — высокое качество и приемлемую скорость сканирования. Представляет собой планшет, внутри которого под прозрачным стеклом расположен механизм сканирования;

• ручные — в них отсутствует двигатель, следовательно, объект приходится сканировать пользователю вручную, единственным его плюсом является дешевизна и мобильность, при этом он имеет массу недостатков — низкое разрешение, малую скорость работы, узкая полоса сканирования, возможны перекосы изображения, поскольку пользователю будет трудно перемещать сканер с постоянной скоростью;

• листопротяжные — лист бумаги вставляется в щель и протягивается по направляющим роликам внутри сканера мимо лампы. Имеет меньшие размеры, по сравнению с планшетным, однако может сканировать только отдельные листы, что ограничивает его применение в основном офисами компаний. Многие модели имеют устройство автоматической подачи, что позволяет быстро сканировать большое количество документов;

• планетарные сканеры — применяются для сканирования книг или легко повреждающихся документов. При сканировании нет контакта со сканируемым объектом (как в планшетных сканерах).

• книжные сканеры - предназначены для сканирования брошюрованных документов. Сканирование производится лицевой стороной вверх - таким образом, Ваши действия по сканированию неотличимы от перелистывания страниц при обычном чтении. Это предотвращает их повреждение и позволяет пользователю видеть документ в процессе сканирования;

• слайд-сканеры — как ясно из названия, служат для сканирования плёночных слайдов, выпускаются как самостоятельные устройства, так и в виде дополнительных модулей к обычным сканерам;

• сканеры штрих-кода — небольшие, компактные модели для сканирования штрихов-кодов товара в магазинах.

Интерфейсы подключения

Скорость сканирования мало связана со скоростью передвижения самого сканирующего блока, поскольку практически у всех сканеров она одинакова и меняется только при уменьшении/увеличении разрешения.

Конкретно она зависит только от одно- , двухпроходности сканера и от типа подключения сканера к системному блоку компьютера. Тут на сегодняшний день есть три различных варианта.

- подключение через параллельный порт (LPT). На сегодняшний день самый медленный тип интерфейса для подключения сканера. Кроме того, самый глюковатый.

- подключение через USB-порт. Оптимальный тип подключения по соотношению скорость/глюки. Кроме того, позволяет делать «горячее» подключение, то есть, можно при включенном компьютере подключить сканер и, без перезагрузки, начать с ним работать, чего не позволяют иные варианты подключения.

- через SCSI. При этом в комплект поставки входит небольшая плата, которая вставляется, как правило, в PCI слот компьютера. Самая высокая скорость и довольно малый процент глюков.

На сегодняшний день характерен все нарастающий темп перехода фотографии с аналоговых на цифровые рельсы, поэтому для тех кто хотел бы перевести свои фотоархивы на цифровые носители необходимо или купить отдельно адаптер для фотопленок или покупать сканер со специальной приставкой для работы с прозрачными материалами, то есть фотопленкой.

28. Назовите назначение, принцип работы, разновидности, основные технические параметры и интерфейсы подключения принтеров.

Принтер - устройство печати цифровой информации на твёрдый носитель, обычно на бумагу.

Принцип работы:

Все принтеры, будь то матричные, струйные, лазерные или термографические, выполняют, в сущности, одну и ту же работу: они создают комбинацию точек на листе бумаги. Точки могут быть разного размера и цвета, печатная краска подается на бумагу тоже разными способами, но абсолютно все изображения, будь то текст или рисунок, состоят из точек. Чем мельче точки, тем более впечатляющ конечный результат.

Независимо от способа создания точек на бумаге, должна существовать общая схема для определения их расположения; самыми распространенными схемами являются шрифты с битовыми шаблонами и контурные шрифты. Шрифты с битовыми шаблонами имеют предопределенные размеры и формы. Контурные шрифты могут масштабироваться; кроме того, по желанию им можно придать специальные атрибуты. Каждый из шрифтов имеет свои достоинства и недостатки; ваш выбор шрифта зависит от того, что вы хотите получить на выходе.

Изображения с битовыми шаблонами содержат, как правило, только текст; с их помощью можно быстро напечатать страницу, где используется несколько типов шрифтов. Если печатная копия, кроме текста, должна содержать и рисунки, то необходима программа, способная передавать принтеру соответствующие команды.

Виды принтеров:

Принтеры бывают струйные, лазерные, матричные, сублимационные и термические. Иногда из лазерных принтеров выделяют в отдельный вид светодиодные принтеры.

Ма́тричный - компьютерный принтер, формирующий изображения символов с помощью отдельных маленьких точек. Печатающая головка матричного принтера обычно содержит от 9 до 24 печатающих иголочек, которые выборочно ударяют по красящей ленте, создавая изображение на бумаге, расположенной за красящей лентой. Для печати на матричном принтере используется рулонная или фальцованная перфорированная бумага.

В настоящее время выпускаются принтеры с 9, 18, 24 и 36 иголками в головке.

Струйный принтер. Принцип действия струйных принтеров похож на матричные принтеры тем, что изображение на носителе формируется из точек. Но вместо головок с иголками в струйных принтерах используется матрица, печатающая жидкими красителями. Картриджи с красителями бывают со встроенной печатающей головкой.

Для уменьшения стоимости печати и улучшения других характеристик принтера применяют систему непрерывной подачи чернил.

Лазерный принтер (laser printer). Процесс лазерной печати складывается из пяти последовательных шагов:

Зарядка фотовала - нанесение равномерного электрического заряда на поверхность вращающегося фотобарабана.

Лазерное сканирование (засвечивание) - процесс прохождения отрицательно заряженной поверхности фотовала под лазерным лучом. Луч лазера отклоняется вращающимся зеркалом и, проходя через распределительную линзу, фокусируется на фотовалу.Лазер активизируется только в тех местах, на которые магнитный вал в дальнейшем должен будет нанести тонер. Под действием лазера участки фоточувствительной поверхности фотовала, которые были засвечены лазером, становятся электропроводящими, и заряд на этих участках "стекает" на металлическую основу фотовала. Тем самым на поверхности фотовала создаётся электростатическое изображение будущего отпечатка в виде ослабленного заряда.

Наложение тонера. Отрицательно заряженный ролик подачи тонера придаёт тонеру отрицательный заряд и подаёт его на ролик проявки. Тонер, находящийся в бункере, притягивается к поверхности магнитного вала под действием магнита, из которого изготовлена сердцевина вала. Во время вращения магнитного вала тонер, находящийся на его поверхности, проходит через узкую щель, образованную между дозирующим лезвием и магнитным валом. После этого тонер входит в контакт с фотовалом и притягивается на него в тех местах, где отрицательный заряд был снят путём засветки.

Тем самым электростатическое (невидимое) изображение преобразуется в видимое (проявляется). Притянутый к фотовалу тонер движется на нём дальше, пока не приходит в соприкосновение с бумагой.

Перенос тонера. В месте контакта фотовала с бумагой, под бумагой находится ещё один ролик, называемый роликом переноса. На него подаётся положительный заряд, который он сообщает и бумаге, с которой контактирует. Частички тонера, войдя в соприкосновение с положительно заряженной бумагой, переносятся на неё и удерживаются на поверхности за счёт электростатики.

Закрепление тонера. Бумага с "насыпанным" тонерным изображением двигается далее к узлу закрепления (печке). Закрепляется изображение за счёт нагрева и давления. Печка состоит из двух валов:

верхнего, внутри которого находится нагревательный элемент (обычно - галогенная лампа), называемый термовалом;

нижнего (прижимной ролик), который прижимает бумагу к верхнему за счёт подпорной пружины.

За температурой термовала следит термодатчик (термистор). Печка представляет собой два соприкасающихся вала, между которыми проходит бумага. При нагреве бумаги (180 - 220 C) тонер, притянутый к ней, расплавляется и в жидком виде вжимается в текстуру бумаги. Выйдя из печки, тонер быстро застывает, что создаёт постоянное изображение, устойчивое к внешним воздействиям. Чтобы бумага, на которую нанесён тонер, не прилипала к термовалу, на нём выполнены отделители бумаги.

Светодиодный принтер (англ. Light emitting diode printer, LED printer) - один из видов принтеров, являющий собой параллельную ветвь развития технологии лазерной печати.

Принципиальное отличие светодиодного принтера от лазерного заключается в механизме освещения светочувствительного вала. В случае лазерной технологии это делается одним источником света (лазером), который с помощью сканирующей системы призм и зеркал пробегает по всей поверхности вала. В светодиодных же принтерах вместо одного лазера используется линейка светодиодов, расположенная вдоль всей поверхности вала. Количество светодиодов в линейке составляет от 2,5 до 10 тысяч штук, в зависимости от разрешения принтера.

Сублимационный принтер (термосублимационный принтер) - это принтер, печатающий изображение на плотных твердых поверхностях путем внесения твердотельного (обычно кристаллического) красителя под поверхность твёрдого тела.

Головка принтера сильно нагревается и размягчает поверхность (обычно пластик), тонкая игла "впрыскивает" с очень большой скоростью крохотные частицы красителя, которые переходят в газообразное состояние минуя жидкое. Так как пластик размягчён из-за высокой температуры, то крохотные частицы газообразного красителя проникают под пластик. Длина залегания достаточно глубокая, чтобы предотвратить поверхность от выцветания, и достаточно малая, чтобы краситель был виден.

Затем наносится (если нужно) другой цвет из картриджа. Количество картриджей три: черный, цветной (синий, красный, зелёный) и защитный.

Краска наносится последовательно, линия за линией, как в струйном принтере. После нанесения линии, на поверхность наносится защитный слой из защитного картриджа. Защитный слой уменьшает повреждения и увеличивает время выцветания изображения.

На данный момент принтер обычно используют для печати изображений на пластиковых картах и на CD, DVD. Для печати фотографий сублимационный принтер используют редко из-за их дороговизны.

Термопечать - способ создания изображения на термочувствительных носителях путём воздействия на них помощью нагревательных элементов или источников ИК излучения (обычно светодиодов). Массово применяется в факсах, кассовых аппаратах, в билетных кассах на поезда пригородного сообщения и т. п.

Основными техническими характеристиками принтеров являются:

• принцип действия (в соответствии с классификацией);

• цветовые возможности (черно-белые или цветные принтеры);

• графические возможности или их отсутствие;

• разрешающая способность;

• качество печати, тесно связанное с предыдущим показателем и обобщающее его;

• скорость печати (быстродействие);

• стоимость.

Традиционно, принтер подключается к одному из наиболее древних интерфейсов в персональном компьютере: - параллельному интерфейсу, или интерфейсу принтера. Хотя за многие десятилетия он подвергался неоднократным доработкам, подключить принтер, который использовался с компьютером IBM PC XT, к современному компьютеру вполне возможно, правда, поймет ли этот принтер самая последняя версия Windows, еще неизвестно.

Термин "параллельный интерфейс" означает, что данные от компьютера к принтеру передаются не побитно, а в виде машинных слов - байтов (8 битов). Для каждого разряда байта в кабеле интерфейса предназначен отдельный провод. Кроме того, параллельно данным передается различная служебная информация, например, о готовности принтера к работе или о том, что закончилась бумага.

В последнее время принтеры стали снабжать интерфейсом USB. А малогабаритные принтеры вообще не имеют параллельного интерфейса, обходясь последовательным интерфейсом USB. Кроме того, некоторые модели принтеров обзаводятся интерфейсом FireWare. При подключении цифрового фотоаппарата или кинокамеры к интерфейсу USB "вшитое" программное обеспечение позволяет распечатать фотографию без использования персонального компьютера.

29. Какие используются интерфейсы для беспроводного соединения с периферийными устройствами? Назовите их технические характеристики.

Беспроводные интерфейсы для периферийных устройств

На данный момент наиболее широкое распространение получили два решения, которые различаются типом физической среды, используемой для беспроводной передачи данных, — в первом случае это инфракрасная среда (ИК), а во втором — радио.

При наличии ИК-интерфейса передача данных осуществляется по оптическому каналу в инфракрасном диапазоне (аналогичным образом работают беспроводные пульты дистанционного управления бытовой техникой — телевизорами, видеомагнитофонами и т.п.). Во втором случае данные передаются по радиоканалу. Рассмотрим особенности и сферу применения каждой из этих технологий более подробно.

ИК-технология

Главные достоинства ИК-технологии — малая стоимость приемопередающих узлов при относительно большом радиусе действия (до нескольких метров) и низкий уровень энергопотребления. Нельзя также не отметить и тот факт, что стараниями производителей оборудования ИК-интерфейс получил широкое распространение: практически все выпускаемые сегодня модели портативных компьютеров и КПК (а также целый ряд мобильных телефонов) оснащаются встроенным приемопередатчиком инфракрасного интерфейса.

К основным недостаткам ИК-технологии можно отнести необходимость обеспечения прямой видимости между оптическими сенсорами приемника и передатчика, а также ограниченные допуски на угол их отклонения относительно друг друга.

В настоящее время ИК-интерфейс наиболее часто используется для оперативного соединения двух портативных компьютеров, например двух КПК или КПК и ноутбука. Подобная схема хороша для оперативного обмена небольшими объемами данных или в тех случаях, когда под рукой отсутствует интерфейсный кабель. Однако передача файлов большого объема (например, аудиозаписей) таким способом потребует значительных затрат времени из-за относительно невысокой пропускной способности оптического канала.

Еще одним распространенным вариантом использования ИК-интерфейса является подключение КПК или ноутбука к мобильному телефону с поддержкой GPRS. В этом случае мобильный телефон выполняет роль периферийного устройства (GPRS-модема), позволяющего реализовать возможность беспроводного доступа к ресурсам Всемирной паутины через сотовую сеть. Однако в мобильных условиях использование ИК-интерфейса для подобных целей часто связано с рядом неудобств, вызванных описанными выше ограничениями ИК-технологии.

Некоторые производители используют ИК-интерфейс для беспроводного подключения клавиатур и манипуляторов, однако в настоящее время доля подобных устройств в общем объеме беспроводных моделей невелика.

Возможность подключения по ИК-интерфейсу предусмотрена во многих моделях портативных принтеров. Правда, как показывает практика, при печати с компьютера все-таки лучше использовать интерфейсный кабель. Однако ИК-порт в принтере будет весьма полезен для печати с мобильных устройств, у которых возможность подключения принтера по кабелю не предусмотрена в принципе (таких, например, как КПК).

Радиотехнология

Главным преимуществом радиотехнологии (по сравнению с ИК) является устойчивая связь независимо от взаиморасположения приемника и передатчика, в том числе и при наличии препятствий между ними. Радиоинтерфейсы являются более универсальным решением, поскольку одну базовую станцию (приемопередатчик) радиоинтерфейса можно использовать для одновременного взаимодействия с двумя и более устройствами, тогда как связь по ИК-порту может устанавливаться только между парой устройств.

К недостаткам беспроводных радиосистем следует отнести более высокую стоимость и значительно более высокий уровень энергопотребления (по сравнению с аналогичными решениями на базе ИК-технологии).

В настоящее время радиоинтерфейсы широко используются для беспроводного подключения таких распространенных периферийных устройств, как клавиатуры, манипуляторы (мыши, трекболы и джойстики), принтеры и пр. Появляется все больше моделей мобильных телефонов, КПК и ноутбуков, оснащенных встроенными беспроводными адаптерами, использующими передачу данных по радиоканалу.

Радиоинтерфейс Bluetooth:

Большинство выпускаемых сегодня бюджетных периферийных устройств с радиоинтерфейсом — а это главным образом клавиатуры и различные виды манипуляторов — работают в диапазоне 27 МГц. В последнее время производители беспроводных клавиатур и манипуляторов постепенно переходят к использованию приемопередатчиков, работающих в диапазоне 2,4 ГГц. Это позволяет увеличить радиус действия до 5-6 м и более, чего вполне достаточно для свободного перемещения в пределах комнаты средних размеров. Для того чтобы предотвратить взаимовлияние расположенных в одном помещении однотипных беспроводных устройств и работающих в том же частотном диапазоне радиоприборов, в приемнике предусмотрен механизм проверки ID — идентификационного номера, автоматически назначаемого каждому из подключенных устройств (возможен выбор из 256 уникальных ID).

Общим недостатком бюджетной периферии с беспроводным радиоинтерфейсом является использование нестандартных решений — каждый из производителей применяет собственную радиосистему, поставляя к каждому беспроводному устройству (или комплекту устройств — например мышь плюс клавиатура) собственный приемопередатчик. Таким образом, если появляется необходимость одновременно подключить к ПК два беспроводных устройства разных производителей, пользователь вынужден устанавливать два приемопередатчика. А если оба приемопередатчика работают в одном и том же частотном диапазоне, возникает проблема их совместного функционирования, решить которую в большинстве случаев можно лишь путем подбора взаиморасположения устройств, при котором они не создают помехи друг другу.

Чтобы избавить пользователей от подобных проблем, была разработана спецификация Bluetooth — стандартизованного радиоинтерфейса для локального подключения периферийных устройств. От частных радиорешений Bluetooth отличается значительно большей гибкостью и универсальностью. Так, один адаптер Bluetooth (по крайней мере, теоретически) позволяет осуществлять беспроводное подключение до 127 устройств, находящихся в радиусе до 10 м. Имея всего один беспроводной адаптер, к компьютеру можно одновременно подключать беспроводные устройства различных производителей. Приемопередатчики Bluetooth работают в частотном диапазоне 2,2…2,4 ГГц, что позволяет обеспечить низкий уровень энергопотребления, а это особенно важно для мобильных устройств.

Встроенные адаптеры Bluetooth все чаще можно встретить в современных моделях мобильных телефонов, КПК и ноутбуков. Помимо этого производители налаживают выпуск подключаемых беспроводных адаптеров и для периферийных устройств, в частности принтеров и МФУ. Сегодня многие аналитики предсказывают значительный рост популярности встроенных цифровых камер. За последний год было выпущено несколько моделей универсальных Bluetooth-адаптеров для беспроводного подключения принтеров. Как правило, такие устройства устанавливаются непосредственно в интерфейсный разъем принтера (это может быть USB- либо параллельный порт). Нельзя не упомянуть и о беспроводных адаптерах для передачи медиаданных. При помощи которых можно передавать на подключенное устройство аудиосигнал и статичные изображения с оснащенного интерфейсом Bluetooth аппарата (например, с мобильного телефона).

Недостатки Bluetooth

Несмотря на ряд несомненных достоинств, Bluetooth нельзя назвать идеальным решением. Основными недостатками этого интерфейса являются довольно высокая стоимость и низкая пропускная способность. В современных условиях требования к пропускной способности интерфейсов — как проводных, так и беспроводных — год от года возрастают. «Утяжелению» трафика не в последнюю очередь способствует наблюдающийся в течение нескольких последних лет стремительный рост парка различных мультимедийных устройств — цифровых фото- и видеокамер, аудио- и медиаплееров и т.п. Соответственно в потоке передаваемой информации возрастает доля медиаданных — цифровых фотографий, видео- и звуковых файлов, а это, в свою очередь, вызывает значительное увеличение требований как к объемам применяемых носителей, так и к пропускной способности используемых интерфейсов.

Таким образом, одной из ключевых задач для разработчиков беспроводного интерфейса следующего поколения — Wireless USB (WUSB) — стало увеличение пропускной способности.