Курс_лекций_Информатика

11

Под архитектурой ЭВМ понимается совокупность общих принципов организации аппаратно-программных средств и их характеристик, определяющая функцио-

Рис.2 Основные компоненты архитектуры ЭВМ

нальные возможности ЭВМ при решении соответствующих классов задач.

Архитектура ЭВМ охватывает широкий круг проблем, связанных с построением комплекса аппаратных и программных средств и учитывающих множество факторов: стоимость, сфера применения, функциональные возможности, удобство эксплуатации. ЭВМ можно представить в виде схемы, показанной на рис. 3.

Плоды не созреют, если почва неподходящая или скудная. Но почва (аппаратное

обеспечение)сама по себе бесполезна, если на ней не произрастает именно то, чем мы

собираемся пользоваться — программы.

КЛАССИФИКАЦИЯ ЭВМ

Чтобы судить о возможностях ЭВМ, их принято разделять на группы по определенным признакам, т.е. классифицировать. Сравнительно недавно классифицировать ЭВМ по различным признакам не составляло большого труда. Важно было только определить признак классификации, например: по назначению, по габаритам, по производительности, по стоимости, по элементной базе и т. д.

Классификацию вычислительных машин по та-

ким показателям, как габариты и производи-

тельность, можно представить следующим образом:

•сверхпроизводительные ЭВМ и системы (супер-

ЭВМ);

•большие ЭВМ (универсальные ЭВМ общего назначения);

•средние ЭВМ;

•малые или мини-ЭВМ;

•микро-ЭВМ;

•персональные компьютеры;

•микропроцессоры.

Основное назначение больших ЭВМ — выполне- Рис. 3 Архитектура ЭВМ

ние работ, связанных с обработкой и хранением больших объемов информации, проведением сложных расчетов и исследований в ходе

решения вычислительных и информационно-логических задач. Такими машинами, как пра-

вило, оснащаются вычислительные центры, используемые совместно несколькими организациями. Большие машины составляли основу парка вычислительной техники до середины 70-х годов и успешно эксплуатируются поныне. Производительность больших ЭВМ порой оказывается недостаточной для ряда приложений, например, таких как прогнозирование метеообстановки, ядерная энергетика, оборона и т. д.

Эти обстоятельства стимулировали создание сверхбольших или суперЭВМ. Такие машины обладают колоссальным быстродействием в миллиарды операций в секунду, осно-

ванном на выполнении параллельных вычислений и использовании многоуровневой иерархической структуры ЗУ (запоминающих устройств), требуют для своего размещения специальных по-

12

мещений и крайне сложны в эксплуатации. Стоимость отдельной ЭВМ такого класса достигает несколько миллионов долларов. Представители этого класса ЭВМ — компьютеры фирм Cray Research, Control Data Corporation (CDC) и отечественные супер-ЭВМ семейства Эльбрус.

Средние ЭВМ обладают несколько меньшими возможностями, чем большие ЭВМ, но

зато им присуща и более низкая стоимость. Они предназначены для использования всюду, где приходится постоянно обрабатывать достаточно большие объемы информации с приемлемыми временными затратами. В настоящее время трудно определить четкую грань между средними ЭВМ и большими с одной стороны и малыми — с другой. За рубежом средние ЭВМ выпус-

кают фирмы IBM, DEC, Hewlett Packard, СОМРАВЕХ и др.

Малые ЭВМ составляют самый многочисленный и быстроразвивающийся класс ЭВМ. Их популярность объясняется малыми размерами, низкой стоимостью (по сравнению с большими и средними ЭВМ) и универсальными возможностями.

Класс мини-ЭВМ появился в 60-е годы. Их появление было обусловлено развитием элементной базы и избыточностью ресурсов больших и средних ЭВМ для ряда приложений. Такие машины широко применяются для управления сложными видами оборудования, создания систем автоматизированного проектирования и гибких производственных систем.

При переходе от электрических схем с малой и средней степенями интеграции к интегральным микросхемам с большой и сверхбольшой степенями интеграции оказалось возможным создание на одной микросхеме функционально законченного устройства обработки информации, выполняющего функции ЭВМ - микропроцессором. Изобретение микропроцессора привело к появлению еще одного класса ЭВМ — микро-ЭВМ. Оп-

ределяющим признаком микро-ЭВМ является наличие одного или нескольких мик-

ропроцессоров. Создание микропроцессора не только изменило центральную часть ЭВМ, но и привело к необходимости разработки малогабаритных устройств ее периферийной части. МикроЭВМ, благодаря малым размерам, высокой производительности, повышенной надежности и небольшой стоимости нашли широкое распространение во всех сферах жизни общества (бытовые приборы, автомобили, самолеты, станки и т.д.).

Успехи в развитии микропроцессоров и микро-ЭВМ привели к появлению персональных ЭВМ (ПЭВМ). ПЭВМ предназначены для индивидуального обслуживания пользова-

теля и ориентированны на решение различных задач неспециалистами в области вычислительной техники. Всё оборудование ПЭВМ размещается в пределах стола.

ПЭВМ, выпускаемые в сотнях тысяч и миллионах экземпляров, вносят коренные изменения в формы использования вычислительных средств, в значительной степени расширяют масштабы их применения. Они широко используются как для поддержки различных видов профессиональной деятельности (инженерной, административной, производственной, литературной, финансовой и др.), так и в быту, например для обучения и досуга.

СТРУКТУРА И ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭВМ

Более чем за полвека развития вычислительных средств прогресс в аппаратной реализации ЭВМ и их технических характеристик превзошел все прогнозы, и пока не заметно снижение его темпов. Несмотря на то, что современные ЭВМ внешне не имеют ничего общего с первыми моделями, основополагающие идеи, заложенные в них и связанные с понятием алгоритма, раз-

работанным Аланом Тьюрингом (впервые предложившим основы работы машины без участия чело-

века), а также архитектурной реализацией, предложенной Джоном фон Нейманом, пока не

претерпели коренных изменений.

Машина фон Неймана — схема универсального компьютера, предложенная американским математиком Джоном фон Нейманом в 1946 г. По этой схеме действуют боль-

шинство компьютеров в наше время (рис.4).

ЭВМ неймановской архитектуры содержит следующие основные устройства:

1. арифметическо-логическое устройство (АЛУ); 2. устройство управления (УУ); 3. запоминающее устройство (ЗУ); 4. устройство ввода-вывода (УВВ); 5. пульт управления (ПУ); 6. системный интерфейс (СИ).

В современных ЭВМ АЛУ и УУ объединены в общее устройство, называемое цен-

тральным процессором. Если оно реализовано в одной микросхеме оно называется микропроцессором.

Принцип работы состоит в следующем: Вычислительный процесс должен быть

предварительно представлен для ЭВМ в виде программы — последовательности команд, записанных в порядке выполнения в ЗУ. В процессе выполнения программы УУ выбирает

14

Запоминающее устройство (ЗУ) служит для хранения обрабатываемых данных и выполняемых программ, куда они вводятся через устройства ввода. Емкость памяти измеряется в величинах, кратных байту. Память представляет собой структуру, построенную по иерархическому принципу, и включает в себя ЗУ различных типов. Функционально память

делится на две части: внутреннюю и внешнюю.

Внутренняя (основная) память — это ЗУ, напрямую связанное с процессором и предназначенное для хранения программ и данных, непосредственно уча-

ствующих в вычислениях. Обращение к внутренней памяти ЭВМ осуществляется с высоким быстродействием, но она имеет всегда ограниченный объем, определяемый типом ЭВМ.

Внутренняя память, в свою очередь, делится на оперативную (ОЗУ) и по-

стоянную (ПЗУ) память.

ПЗУ хранит и выдаёт программу "БИОС", "оживляющей" ЭВМ в момент её включения. Содержимое ПЗУ заполняется при изготовлении ЭВМ и может быть изменено в обычных условиях эксплуатации только при выполнении специального алгоритма действий. При выключении питания содержимое постоянной памяти сохраняется.

ОЗУ составляет большую часть внутренней памяти и служит для приёма, хранения и выдачи данных и программ, непосредственно участвующих в вычисле-

ниях. При выключении питания ЭВМ содержимое ОЗУ теряется, поэтому необходимо выполнять операцию переноса (сохранения) результатов работы пользователя во внешнюю память. Именно в ОЗУ находятся все программы, с которыми работает пользователь на ЭВМ. Для соблюдения этого требования необходимо, чтобы объёма ОЗУ было всегда больше объёма выполняемых программ на ЭВМ. Например: MS Windows 95 для своей загрузки требует ~10 Мб ОЗУ, MS WORD 97- ~5 Mб. То есть для эффективной работы в MS WORD на ЭВМ с MS Windows 95 надо не менее 10+5 = 15 Мб ОЗУ. Для каждой программы обязательно указывается параметр необходимой ОЗУ для ее работы. Поэтому всегда необходимо предварительно определить количество потребной ОЗУ для конкретной ЭВМ.

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для размещения долговременно больших объемов данных и обмена ими с ОЗУ. Для построения внешней памяти используют энергонезависимые носители информации (магнитные и оптические диски, магнитные ленты). Емкость этой памяти измеряется в больших единицах, чем ОЗУ, но для обращения к ней требуется больше времени, чем к ОЗУ.

ВЗУ конструктивно отделены от центральных устройств ЭВМ (процессора и внут-

ренней памяти), имеют собственное управление и выполняют запросы процессора без

его непосредственного вмешательства.

ВЗУ по принципам функционирования разделяются на устройства прямого доступа(УПрД) (накопители на магнитных и оптических дисках) и устройства последовательного доступа (УпоД) (накопители на магнитных лентах).

УПрД обладают быстродействием большим, чем УПоД, поэтому они являются основными ВЗУ, постоянно используемыми в процессе функционирования ЭВМ. К ним относятся устройства:

1.Накопители на гибких магнитных дисках (FDD) с размером дисков 5.25 дюйма (1.2 Мб), 3.5 дюйма (1.44 Мб). Их основное назначение – перенос данных с одной ЭВМ на другую.

2.Накопители на жёстких магнитных дисках (HDD), используются в качестве основного устройства хранения данных и программ на ЭВМ. Они имеют наибольшее быстродействие и объем для хранения данных (2002 год–20-80 Гб) среди ВЗУ за счет размещения нескольких дисков в герметичном от пыли пространстве и их быстрой частоты вращения (4500, 5400, 7200, 10000 об/мин). Для обеспечения длительной исправной работы HDD в них используется принцип "скольжения" на воздушной подушке над дисками магнитных головок съёма данных. Это обеспечивает непрерывную работу HDD без поломок примерно в течение 10 лет. Если же HDD часто включается и выключается, то это приводит к более быстрому выходу его из строя. При этом важно помнить что любое внешнее движение HDD в момент его работы может привести к контакту магнитных головок с быстро вращающимся диском и в конечном итоге к их разрушению и потере данных.

3.Накопители на оптических дисках (CD-ROM, DVD-ROM), считывающие информацию с оптических дисков лазерным лучом, который может отражаться или не отражаться от поверхности диска. CD-ROM – это накопитель, пришедший в ЭВМ с музыкальных центров и позволяющий хранить 650-800 Мб данных на 1-ом диске. DVD-ROM – накопитель, пришедший в ЭВМ с видеоцентров и позволяющий хранить 2-14 Гб данных на 1-ом диске. Современные устройства позволяют не только читать данные, но и производить их запись и перезапись на специальных дисках. Важно также помнить, что диски надо беречь от механических царапин и др. повреждений, так как данные считываются оптическим способом.

15

УПоД используются в основном для создания резервных копий данных, находящихся на УПрД. Их применение особенно необходимо на производствах, использующих большие электронные банки данных, так как их применение служит надёжным источником восстановления данных в случае их повреждения на УПрД. К ним относятся магнитофоны, видеомагнитофоны и специально разработанные для ЭВМ ленточные (TAPE) -накопители, позволяющие хранить данные на магнитных лентах (2002 год – 2-60 Гб на 1-ой ленте).

Устройства ввода-вывода (УВВ) служат для ввода информации в ЭВМ и вывода из нее, а также для обеспечения общения пользователя с машиной. Процессы ввода-вывода протекают с использованием внутренней памяти ЭВМ. Иногда УВВ называют пе-

риферийными или внешними устройствами ЭВМ. К устройствам ввода относятся: клавиату-

ра, манипуляторы типа « мышь», дигитайзер, трекбол, джойстик, микрофоны, телевизион-

ные тюнеры, видеоглаз, электронные авторучки, сканеры и т.д.

К устройствам вывода относятся: видеосистемы (видеоплата и устройства отображе-

ния визуальной информации: дисплеи (мониторы), видеопроекторы, телевизоры и т.д.), аудиосистемы (звуковые платы и звуковоспроизводящие устройства: динамики, колонки, наушники и т.д.), принтеры (матричные, струйные, лазерные), плоттеры (графопострои-

тели).

Рассмотрим некоторые из устройств ввода-вывода информации.

Системы визуального отображения информации (видеосистемы)

Видеосистемы предназначены для оперативного отображения информации, доведения ее до оператора ЭВМ. Обычно они состоят из двух частей: монитора и видеоадаптера. Монитор служит для визуализации изображения, видеоадаптер - для согласования монитора с ЭВМ.

Мониторы классифицируются по следующим принципам:

По принципу формирования изображения мониторы делятся на плазменные, электролюминесцентные, жидкокристаллические и электронно-лучевые.

Плазменные, электролюминесцентные и жидкокристаллические мониторы относятся к дисплеям с плоским экраном. Для них характерно: малые физические размеры экрана, отсутствие мерцания, полное отсутствие рентгеновского излучения. Мониторы этого вида отличаются малым весом, большой механической прочностью и длительным сроком службы.

Наибольшее распространение до 2004 года получили мониторы на электронно-лучевых трубках. Электронная лучевая трубка (ЭЛТ) представляет собой электровакуумный прибор в виде стеклянной колбы, дно которой является экраном. Внутренняя поверхность экрана покрыта люминофором, который све-

тится при попадании на него потока электронов. Максимальное количество строк на экране и количество точек в строке образуют разрешающую способность монитора: низкую: 320х200 (320 пикселов в строке, 200 строк на экране); стандартную: 640х480; высокую: 800х600; особо четкую: 1024х768, 1280х1024 и выше.

От разрешающей способности значительно зависит качество изображения на экране, но качество изображения зависит и от других характеристик: физических размеров элементов изображения (пикселов, или точек), размеров экрана, частоты смены кадров, цветовых характеристик и др.

Размер элементов изображения (пикселов) зависит от величины зерен люминофора, напыляемого на экран, которая измеряется в миллиметрах и образует ряд: 0,28; 0,26; 0,25 и т.д. Фактически приведенные цифры характеризуют не диаметр точек люминофора, а расстояние между центрами этих точек по диагонали или по горизонтали.

Размер экрана, имеющего прямоугольную форму, обычно измеряется по диагонали в дюймах (12", 14", 15", 17", 21", и т.д.). Для экрана с диагональю 14" длина горизонтальной части экрана составляет около 10", а вертикальной - около 9". При длине строки 10" (т.е. 257.5 мм) и размере зерна 0.42 мм, в строке может разместиться 613 пикселов. Поэтому на мониторе с размером экрана 14" и размером зерна 0,42 мм невозможно получить разрешающую способность более 613 пикселов в строке при 535 пиксельных строках на экране; монитор может обеспечить лишь стандартную разрешающую способность (приблизительно 640х480). При размере зерна 0.28 мм на 14" мониторе уже можно получить разрешающую способность 800х600. На 15" мониторе размер зерна 0.28 позволяет обеспечить разрешающую способность 1024х768.

Необходимо отметить, что большее по размерам зерно имеет большую инерционность, электронный луч дольше "разжигает" такое зерно, но оно и светится дольше. Поэтому в мониторах с большим размером зерна частота регенерации может быть невысокой (25-30 кадров в секунду достаточно, чтобы изображение не мерцало из-за угасания зерен люминофора). При уменьшении размеров зерна уменьшается и его инерционность. Поэтому регенерацию экрана в мониторах с зерном 0,26 и меньше приходится проводить чаще (75-100 раз в секунду). Для того чтобы вывести 100 раз в секунду кадр, содержащий 1000 пикселов в строке и 1000 строк, необходимо обеспечить частоту строчной развертки 100х1000х1000=100 Мгц. Данные параметры часто указываются в документации к монитору.

По цветности изображения мониторы делятся на монохромные (черно-белые) и цветные.

В цветных мониторах в качестве основных цветов применяются красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue), в связи с чем они получили название RGB-мониторы. Люминофоры наносятся в виде точек, образующих цветные триады на месте каждого пиксела. В цветных ЭЛТ используются три электронных

17

Большинство пользователей при длительной работе с монитором испытывают боли в глазных яблоках, слезотечение или наоборот сухость, покраснение глаз. При этом часто беспокоят головные боли, появляется быстрая утомляемость. Американские ученые обнаружили, что все это может являться следствием длительной работы с монитором. Особенностями дисплейного изображения является его высокая частота регенерации (частота кадров), относительно низкая контрастность, а также тот факт, что монитор является источником света. Центральная нервная система человека воспринимает всю информацию, поступающую через глаза, однако далеко не все доходит до сознания. Масса ненужной информации, например, мелькание за пределами монитора, может вызывать через определенное время утомление. Эта реакция направлена на то, чтобы отвлечь человека от какой-то работы, заставить его сделать перерыв, а затем с новыми силами возобновить работу. Те же, кто этого не понимают, рискуют постоянно испытывать симптомы компьютерного зрительного синдрома.

Известно, что рано или поздно КЗС возникает у всех пользователей. Существуют минимальные рекомендуемые требования к монитору, для того, чтобы свести это время к приемлемым цифрам:

•при цветном экране количество цветов должно быть не менее 256, оптимальным считается режим true color (настоящий цвет);

•разрешение 800х600 точек при отсутствии мерцания (то есть частота смены кадров не менее 75 Гц);

•размер зерна должен быть не более 0.28 мм. Чем меньше зерно, тем лучше;

•рекомендуемый размер экрана может отличаться для различных работ. Для домашних пользователей желательный размер 15 дюймов по диагонали и выше;

•частота смены кадров должна составлять не менее 85 Гц. Оптимальным считается установка максимально возможной частоты, при отсутствии мерцания;

•блики на экране монитора должны отсутствовать. При невозможности изменить освещение необходимо использовать антибликовые экраны;

•желательно обеспечить максимальную контрастность изображения применением специальных защитных экранов с затемненным стеклом, увеличивающим « черноту» экрана или "жидкокристаллические"

мониторы, имеющие контрастность 300 единиц и выше;

•при работе с текстом предпочтительно в качестве фона использовать белый цвет и черные символы, что меньше всего влияет на восприятие текста.

Для профилактики компьютерного зрительного синдрома необходимо проводить комплекс упражне-

ний для глаз.

Не работайте много при разрешениях экрана больше оптимального. Традиционно считается, что изображение на экране монитора должно содержать 72 пиксела на дюйм (при этом размер пиксела составит 0,35 мм). Если исходить из такого соотношения, то даже 21 -дюймовый дисплей « не дотягивает» до разрешения 1280x960 точек. В современных графических интерфейсах оптимальным разрешением ЭЛТмонитора следует считать:

для 14-дюймового — 640x480 точек или текстовый режим; для 15-дюймового — 800x600 точек;

для 17-дюймового — 1024x768 точек;

для 19-дюймового— 1024x768 или 1280x1024 точки;

для 20-дюймового — 1280x1024 точки;

для 21-дюймового — 1280x1024 или 1600x1200 точек.

При выполнении нетипичной для вас работы можно временно (на полчаса— час) устанавливать большее разрешение, но при этом не забывайте увеличить время отдыха. По окончании работы не забудьте вернуть « родной» режим обратно. Если приходится часто переключаться, то подумайте, может быть, стоит приобрести дисплей с большей диагональю.

Все сказанное касается ЭЛТ-дисплеев. Использовать ЖК-дисплей в режимах, отличных от « родного», вообще не рекомендуется. Частота регенерации экрана для ЭЛТ-мониторов должна быть 85 Гц, а для ЖК-дисплеев — 60 Гц. Однако порог, при котором глаз различает мерцание, для всех людей индивидуален, и потому стоит попробовать и другие значения частоты. Но сначала следует убедиться в том, что рабочее место правильно выбрано и освещено. Плоскость экрана монитора должна быть перпендикулярна стене, на которой расположены окна, и параллельна Вам. Уровень верхнего среза экрана должен быть на уровне глаз, или немного ниже. Это позволяет работать в есстественном для человека положении. Если вы сидите лицом к окну, то попытка разглядеть что-либо на экране будет излишне утомлять глаза. Также мешает отражение на экране света из окна или блики от иных источников света. Утомление глаз наблюдается при сильных перепадах освещенности в поле зрения, и значит, рабочее место нужно хорошо освещать, а яркость дисплея не следует чрезмерно увеличивать.

И наконец, необходимо отрегулировать контрастность экрана. Ее также не делайте слишком высокой. Для регулировки можно воспользоваться либо утилитой NokiaTest, либо программой ADTest.

ТСО

Стандарт ТСО введен Шведской Конфедерацией Профессиональных Союзов (TCO). В ТСО-92 допустимые уровни электромагнитного излучения более жесткие. Если в MPRII замеры производились на расстоянии 50 см от экрана, то в ТСО те же самые показатели должны быть на расстоянии 30 см. Если MPR остается стандартом по электромагнитной безопасности, то TCO на сегодняшний представляет универсальный стандарт, регулирующий воздействие всех потенциально вредных факторов. В ТСО-95 и ТСО-99 представлены электромагнитные параметры, которые не изменились по сравнению с ТСО-92, эргономические, энергосберегающие и экологические.

18

В эргономические параметры входят цветность, яркость, линейность символов, частота регенерации, размер экрана, размер зерна и многие другие. Несоответствие какому-либо параметру, так или иначе, может приводить к ухудшению качества работы, вредному влиянию на пользователя, что оговорено в тексте стандарта.

Энергосберегающие параметры к здоровью прямого отношения не имеют, в отличие от экологических. Последние предъявляют требования к производству и утилизации монитора. Если рядом с домом находится неблагополучный в экологическом отношении завод по производству мониторов, то электромагнитные излучения будут последними в списке вредных факторов, воздействующих на пользователя.

Выбор монитора

При покупке бывшего в употреблении монитора рекомендуется укладываться в минимальные эргономические требования, желательно, чтобы монитор также соответствовал MPRII, надписи типа Low Radiation значения никакого не имеют.

При покупке нового монитора можно действовать следующим образом. Если вы чувствуете себя специалистом, садитесь за монитор, исследуйте все настройки, достоинства и недостатки, оценивайте те параметры, которые вам необходимы в работе. Что касается безопасности, то минимальным стандартом должен оставаться MPRII.

Если же Вам не хочется разбираться со всеми параметрами, возится с монитором, длительно и упорно расспрашивать продавца, копаться в документации, то возьмите монитор с ТСО-95 или ТСО-99. В этих стандартах учтены все необходимые параметры. Единственное что вам остается - это выбрать монитор с подходящим дизайном и размером экрана.

Клавиатура

Клавиатура - это одно из основных устройств ввода информации в ЭВМ, позволяющее вводить различные виды информации. Устройство клавиатуры не является простым. В ней используется свой микропроцессор, работающий по своей программе. Вид вводимой информации определяется программой, определяющей нажатые или отпущенные клавиши. С помощью клавиатуры можно вводить любые символы - от букв и цифр до иероглифов и знаков музыкальной нотации. Клавиатура позволяет управлять курсором на экране дисплея: устанавливать его в нужную точку экрана, перемещать по экрану, "прокручивать" экран в режиме сдвига (скроллинга), отправлять содержимое экрана на принтер и т.д.

В последнее время наблюдаются тенденции отказа от клавиатуры в пользу альтернативных устройств: мыши, речевого ввода, сканеров. Но полностью эти устройства клавиатуру заменяют не могут.

Стандартная клавиатура ПК имеет несколько групп клавиш:

1)Алфавитно-цифровые и знаковые клавиши (с латинскими и русскими буквами, цифрами, знаками пунктуации, математическими знаками).

2)Специальные клавиши: Esc, Tab, Enter, Backspace.

3)Функциональные клавиши: F1, F2 – F12.

4)Служебные клавиши для управления перемещением курсора (стрелки, Up, Down, Left, Right, Home, End, PgUp, PgDn).

5)Служебные клавиши для управления редактированием (Ins, Del).

6)Служебные клавиши для смены регистров и модификации кодов других клавиш (Alt, Ctrl, Shift).

7)Служебные клавиши для фиксации регистров (Caps Lock, Scroll Lock, Num Lock).

8)Разные вспомогательные клавиши (Print Screen, Break, Pause, Grey +, Grey -).

Если клавиша первой или четвертой группы оказывается нажатой дольше, чем 0,1-0,5 с, начинает генерироваться последовательность ее кодов с частотой 10-30 раз в секунду, что имитирует серию очень быстрых нажатий этой клавиши.

Общее число клавиш в стандартной клавиатуре - 83, в расширенной клавиатуре - до 101 (104). Количество различных сигналов от клавиатуры значительно превышает это число, так как: при нажатии и освобождении клавиши в ЭВМ передаются разные коды: при нажатии - порядковый номер нажатой клавиши на клавиатуре, а при освобождении код, увеличенный на определенное число; заглавные и строчные буквы первой группы клавиш набираются на разных регистрах. Оперативное переключение регистров производится клавишей Shift. Если при удерживаемой в нажатом состоянии клавише Shift "кликнуть" (от английского слова click) любую алфавитную клавишу, то в ЭВМ будет отправлен код заглавной буквы, соответствующий нажатой клавише.

После однократного нажатия клавиши Caps Lock (зажигается лампочка на клавиатуре рядом с клавишей), изменяется порядок работы клавиши Shift: без нажатия на нее будут набираться заглавные буквы, а при нажатии (совместном) - строчные. После повторного нажатия на Caps Lock порядок работы клавиши Shift восстанавливается, а лампочка гаснет. Такой режим работы клавиши называется триггерным;

Аналогично клавише Shift действуют Alt и Ctrl - при одновременном нажатии с ними любой другой клавиши в ЭВМ передается не код, а расширенный код (2 байта). Иногда таким же образом используется клавиша Esc;

Клавиша NumLock является переключателем дополнительной цифровой клавиатуры: при негорящей лампочке она работает как клавиатура для управления курсором; при зажженной -как цифровая.

19

ПРИНТЕРЫ

Для распечатки — вывода на бумагу, картон, плёнку или на другой материал результатов работы компьютера используют автоматические печатающие устройства — принтеры (от англ. print— « печать», « шрифт»). Они бывают разных видов.

Ударно-матричные принтеры печатают с помощью головки с набором иголок. По команде компьютера иголки быстро собираются в группы, соответствующие очертаниям букв, и, выдвигаясь из головки, отбивают через красящую ленту нужное сочетание точек. При этом головка и лента перемещаются по ширине листа, формируя на нём строку. По длине лист смешается с помощью механического устройства. Движениями иголок, головки и листа управляет электронная схема принтера в соответствии с командами, поступающими из компьютера. Число иголок в головке может быть различным — 9, 18 ( две группы по 9)

и24. Качество печати 24-иголочных принтеров лучше: с их помощью, например, можно получить достаточно чёткий черно-белый рисунок.

Ударно-матричные принтеры имеют немало достоинств. Картридж с красящей лентой дёшев, его просто заменить. На таком аппарате можно получать копии: на обратной стороне специальной многослойной бумаги при ударе краситель выделяет буквы, которые отпечатываются на следующем листе. Однако у этих принтеров есть и недостатки: работают они медленно и шумно, качество печати невысокое. Чтобы увеличить скорость, используют линейно-матричные принтеры: они отбивают точки сразу на всей строке.

Работа лазерных принтеров напоминает процесс ксерокопирования. Разница только в том, что вместо лампы используется тонкий лазерный луч, который попадает на поверхность фотобарабана через зеркальную призму. По мере вращения призмы луч перемешается вдоль барабана,

иформируется строка; когда поворачивается сам барабан, происходит смена строк. В результате на поверхности барабана образуются группы электростатических зарядов, соответствующие заданному изображению. Далее тонер подзаряжается и подаётся на барабан, а изображение пере-

носится на лист бумаги или плёнку и закрепляется в электронагревательном устройстве — « печ-

ке». Именно поэтому вышедшие из лазерного принтера листы тёплые.

Лазерный принтер гарантирует высокое качество печати, работает он быстро и почти бесшумно. Наибольшее распространение получили принтеры, печатающие до 8—16 страниц в минуту, а также более скоростные (20—24 страницы). Используя тонеры разных цветов, можно получить изображения, похожие на фотографии. Однако скорость цветной печати ниже, а цена одной копии — выше.

В корпусе струйного принтера есть крохотные пульверизаторы. Пьезо-(от греч. « пьёзо» — « давлю», « сжимаю») или термоэлектрическая головка принтера под действием электрического импульса заставляет красящее вещество (чернила) выплёскиваться (или испаряться) из пульверизатора и оседать на бумаге в виде мелких точек. Картридж может двигаться с головкой вдоль листа или оставаться неподвижным (в этом случае чернила полаются к движущейся головке по гибким шлангам). Если используется только чёрный (монохромный) картридж, изображение будет чернобелым; набор цветных картриджей позволяет получать качественное цветное изображение.

Плакаты, большие « фотокартины», чертежи, архитектурные планы делают на специальных широкоформатных принтерах — плоттерах. Они тоже бывают цветными и монохромными, печатают на различном материале — обычной и глянцевой бумаге, ватмане, картоне, кальке, плёнке и т. д.

Струйные принтеры дешевле лазерных, но дороже в эксплуатации. По мнению экологов, они « чище», поскольку работают практически бесшумно и выделяют меньше озона — сильного окислителя, вредного для здоровья. Габариты струйного принтера невелики, поэтому его можно легко переносить с одного места на другое. Однако и у струйного принтера есть недостатки: меньшая, по сравнению с лазерным, скорость печати и дорогую « чернильницу» приходится часто менять.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

К основным характеристикам вычислительной техники относятся ее эксплуатационно-

технические характеристики, такие, как быстродействие, емкость памяти, точность вычислений и др.

Быстродействие ЭВМ, с одной стороны, характеризуется количеством элементарных операций, выполняемых центральным процессором в секунду. Под элементарной операцией понимается любая простейшая операция типа сложения, пересылки, сравнения и т. д. С другой стороны, быстродействие ЭВМ существенно зависит от организации ее памяти. Время, затрачиваемое на поиск необходимой информации в памяти, заметно сказывается на быстродействии ЭВМ. В зависимости от области применения выпускаются ЭВМ с быстродействием от нескольких сотен тысяч до миллиардов операций в секунду. Для решения сложных задач возможно объединение нескольких ЭВМ в единый вычислительный комплекс.

Емкость, или объем, памяти определяется максимальным количеством информации, которое можно разместить в памяти ЭВМ. Обычно емкость памяти измеряется в байтах. Как уже отмечалось, память ЭВМ подразделяется на внутреннюю и внешнюю. Внутренняя, или оперативная память, по своему объему у различных классов машин различна и определяется системой адресации ЭВМ. Емкость внешней памяти из-за блочной структуры и съемных конструкций накопителей практически неограниченна.

Точность вычислений зависит от количества разрядов (бит), используемых для представления одного числа. Современные ЭВМ комплектуются 32или 64-разрядными микропроцессорами, что вполне достаточно для обеспечения высокой точности расчетов в самых разнообразных приложениях.