МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
СХІДНОУКРАЇНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
імені Володимира Даля
Міжнародний факультет
Кафедра комп’ютерних наук
Методичні вказівки
до виконання лабораторних робіт
з дисципліни
«МЕТОДИ ТА ЗАСОБИ ОБРОБКИ ІНФОРМАЦІЇ»
Луганськ 2012
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
СХІДНОУКРАЇНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
імені Володимира Даля
Міжнародний факультет
Кафедра комп’ютерних наук
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до виконання лабораторних робіт
з дисципліни
«МЕТОДИ ТА ЗАСОБИ ОБРОБКИ ІНФОРМАЦІЇ»
(для студентів напряму підготовки 6.050101 Комп’ютерні науки)
ЗАТВЕРДЖЕНО
на засіданні кафедри
комп'ютерних наук
Протокол № ___ від ____ _______ _____ р.
Луганськ 2012
УДК 621.
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Методи та засоби обробки інформації» (для студентів напряму підготовки 6.050101 Комп’ютерні науки) / Укладачі Дядичев В.В., Сафронов К.Н., Гладкова С.Г. – Луганськ, Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, 2012. – 83с.
Приведені матеріали, теоретичні відомості, інструкції, приклади необхідні для виконання лабораторних робіт з дисципліни «Методи та засоби обробки інформації».
Укладачі: Дядичев В.В., Сафронов К.Н., Гладкова С.Г.
Відповідальний. за випуск
Рецензент В.О. Ульшин
ЗМІСТ
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1 ПРИСТРОЇ ЗБЕРІГАННЯ ДАНИХ 6
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2 РОБОТА ЗІ СКАНЕРОМ 13
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3 РОБОТА З ЦИФРОВОЮ ФОТОКАМЕРОЮ 18
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4 РОЗПІЗНАВАННЯ ТЕКСТІВ. ВИЯВЛЕННЯ ОПТИМАЛЬНОЇ РОЗДІЛЬНОЇ ЗДАТНОСТІ СКАНОВАНОГО ЗОБРАЖЕННЯ ДЛЯ РОЗПІЗНАВАННЯ 27
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №5 РОЗПІЗНАВАННЯ СКЛАДНОФОРМАТОВАНИХ ТЕКСТІВ 35
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №6 СТИСНЕННЯ ВІДЕОЗОБРАЖЕНЬ 38
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №7 ВЕКТОРИЗАЦІЯ ЗОБРАЖЕНЬ 43
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №8 ПРОГРАМА ДІЛОВОЇ ГРАФІКИ MS POWER POINT 49
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №9 ПРОГРАМА ДІЛОВОЇ ГРАФІКИ MS VISIO 52
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №10 ЗАХОПЛЕННЯ ВІДЕОІНФОРМАЦІЇ 57
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №11 ПРОГРАМИ ПЕРЕКЛАДАЧІ 60
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №12 ВИМІРЮВАННЯ РОЗДІЛЬНОЇ ЗДАТНОСТІ 62
ЦИФРОВОЇ ВІДЕОКАМЕРИ 62
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №13 ВИЗНАЧЕННЯ ТЕХНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЦИФРОВОЇ ФОТОКАМЕРИ 70
ЛІТЕРАТУРА 81
Лабораторна робота №1 пристрої зберігання даних
Мета роботи: вивчити структуру і устрій накопичувача на жорстких дисках, оптичних носіях інформації.
Теоретичні відомості
Накопичувачі на жорстких магнітних дисках. Основними елементами накопичувача є декілька круглих алюмінієвих або некристалічних склоподібних пластин. На відміну від гнучких дисків (дискет), їх не можна зігнути; звідси і з'явилася назва жорсткий диск.
У накопичувачах на жорстких дисках дані записуються і прочитуються універсальними головками читання/запису з поверхні магнітних дисків, що обертаються, розбитих на доріжки і сектори.
У накопичувачах звичайно встановлюється декілька дисків, і дані записуються на обох сторонах кожного з них. Однотипні (однаково розташовані) доріжки на всіх сторонах дисків об'єднуються в циліндр. Для кожної сторони диска передбачена своя доріжка читання/запису, але при цьому всі головки змонтовані на загальному стрижні, або стійці. Тому головки не можуть перемішатися незалежно один від одного і рухаються тільки синхронно.
Більшість накопичувачів, що серійно випускаються, і використовуваються в даний час у персональних комп'ютерах, мають швидкість обертання дисків 7200 об/хв. Накопичувачі із швидкістю обертання 10000 або 15000 об/хв. використовуються здебільшого тільки у високоефективних робочих станціях або серверах, для яких висока вартість жорстких дисків, підвищене тепловиділення і шум не грають істотної ролі. Високі швидкості обертання жорсткого диска в поєднанні з механізмами швидкого позиціонування головок і збільшеною кількістю секторів, що містяться на кожній доріжці, є тими чинниками, які визначають загальну продуктивність жорсткого диска.
До основних елементів конструкції типового накопичувача на жорсткому диску (рис. 1.1) відносяться наступні:
диски;
головки читання/запису;
механізм приводу головок;
двигун приводу дисків;
печатна плата з схемами управління;
кабелі і роз'єми;
елементи конфігурації (перемички і перемикачі).
Диски, двигун приводу дисків, головки і механізм приводу головок звичайно розмішаються в герметичному корпусі, який називається HDA (Head Disk Assembly — блок головок і дисків). Звичайно цей блок розглядається як єдиний вузол; його майже ніколи не розкривають. Інші вузли, що не входять в блок HDA (печатна плата, лицьова панель, елементи конфігурації і монтажні деталі) є знімними.
Рис. 1.1. Основні вузли накопичувача на жорсткому диску
Нижче приведені критерії, по яким зазвичай оцінюють якість жорстких дисків.
Місткість.
Швидкодія.
Надійність.
Вартість.
S.M.A.R.T. (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology — технологія самотестування, аналізу і звітності) — це промисловий стандарт, що описує методи прогнозу появи помилок жорсткого диска. При активізації системи S.M.A.R.T. жорсткий диск починає відстежувати певні параметри, чутливі до несправностей накопичувача або указуючі на них. На основі відстежуваних параметрів можна передбачити збої в роботі накопичувача. Якщо на основі відстежуваних параметрів вірогідність появи помилки зростає, S.M.A.R.T. генерує для BIOS або драйвера операційної системи звіт про неполадку, який указує користувачу на необхідність негайного резервного копіювання даних до того моменту, коли відбудеться збій в накопичувачі.
Середня швидкість читання/запису накопичувача на жорсткому диску складає 20-80 Мб/сек.
Оптичні носії інформації. CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) — це оптичний носій інформації, призначений тільки для читання даних. Інші формати CD-R і CD-RW дозволяють записувати дані на компакт-диск, а завдяки технології DVD істотно підвищується місткість звичайного оптичного диска.
На CD може зберігатися до 800 Мб даних, що відповідає приблизно 500000 сторінок тексту або 90 хвилинам високоякісного звучання, причому символьні і звукові фрагменти можуть бути об'єднані на одному диску.
Компакт-диск являє собою полікарбонатну пластину діаметром 120 мм і завтовшки 1,2 мм, в центрі якої розташовано отвір діаметром 15 мм. Штампована або лита підстава пластини фізично є однією спіральною доріжкою, яка починається на внутрішній і закінчується на зовнішній частині диска. Крок цієї доріжки, або розділення спіралі, рівний 1,6 мікрона (1 мікрон — мільйонна частина метра або тисячна частина міліметра). Для порівняння: крок фізичної доріжки довгограючої пластинки складає приблизно 125 мікрон. Компакт-диск, якщо дивитися на нього з боку зчитування (знизу), обертається проти годинникової стрілки. Якщо розглянути спіральну доріжку під мікроскопом, то стане видно, що вона складається з підведених ділянок, які називаються западинами (pits), і плоских поверхонь між ними, званих майданчиками (lands). Лазер, що використовується для зчитування даних компакт-диска, може вільно пройти крізь прозорий пластик, тому відформована поверхня диска покривається металевою плівкою, що відображає (звичайно алюмінієвої). Після цього алюмінієва плівка покривається тонким захисним шаром акрилового лаку, на який, у свою чергу, наноситься текст або зображення.
Зчитування інформації є процесом реєстрації коливань променя малопотужного лазера, відбитого від металевої поверхні диска. Лазер посилає сфокусований промінь світла на нижню частину диска, а світлочутливий фоторецептор уловлює відбитий промінь. Промінь лазера, що потрапив на майданчик (плоску поверхню доріжки), завжди відображається назад; у свою чергу, промінь, що потрапив в западину на доріжці, назад не відображається.
Диск обертається над лазером і рецептором (приймачем), тому лазер безперервно випромінює світло, а рецептор сприймає те, що, по суті, є набором світлових спалахів, що повторюють малюнок западин і майданчиків, по яких проходить лазерний промінь. Мікропроцесори накопичувача перераховують переходи світлий/темний і темний/світлий (тобто межі западини) в одиниці (1); область, що не містить переходів, представляється нулем (0). Одержаний набір двійкових розрядів потім перетвориться в дані або звук.
Глибина окремих западин, утворюючих доріжку компакт-диска, дорівнює 0,125 мікрона, а їх ширина— 0,6 мікрона. Мінімальна довжина западин або майданчиків складає 0,9 мікрона, максимальна — 3,3 мікрона. Спрощений вид пристрою накопичувача на CD-ROM показано на рис. 1.2.
Рис. 1.2. Пристрій накопичувачів на CD-ROM
Серводвигун по командам, що поступають з вбудованого мікропроцесора, зміщує рухому каретку з дзеркалом до потрібного витка спіральної доріжки запису.
Промінь від малопотужного напівпровідникового інфрачервоного лазера через розділову призму і потрапляє на дзеркало, що направляє його через фокусуючу лінзу на поверхню диска.
Відбитий від диска промінь знову фокусується лінзою, розташованою під диском, відображається від дзеркала і повертається на розділову призму.
Розділова призма перенаправляє відбитий промінь на іншу фокусуючу лінзу, розташовану безпосередньо перед фотодатчиком.
Фотодатчик перетворить падаюче на нього випромінювання в електричні сигнали.
Сигнали з фотодатчика декодуються вбудованим мікропроцесором і передаються в комп'ютер у вигляді даних.
Швидкість передачі даних. Під цим параметром мається на увазі та кількість даних, яку можна передати з накопичувача в комп'ютер при зчитуванні єдиного і досить великого інформаційного блоку.
Середня швидкість читання накопичувача CD-ROM складає 3-8 Мб/сек
DVD (Digital Versatile Disc) — це цифровий універсальний диск або, простіше кажучи, компакт-диск високої місткості. Фактично кожен накопичувач DVD-ROM є дисководом CD-ROM, тобто накопичувачі цього типа можуть читати як звичайні компакт-диски, так і диски DVD. Цифрові універсальні диски використовують ту ж саму оптичну технологію, що і компакт-диски, і відрізняються тільки вищою щільністю запису. Диски DVD можуть містити до 4,7 Гбайт (одношаровий диск) або 8,5 Гбайт (двошаровий диск) даних на кожній стороні.
Рис. 1.3. Розміри штрихів диска DVD зменшені в порівнянні із звичайними дисками CD-R і CD-RW
Ємність дисків DVD. В даний час існує чотири основних типу дисків DVD, які класифікуються по кількості сторін (одно- або двосторонні) і шарів (одно- і двошарові).
DVD-5 — односторонній одношаровий диск місткістю 4,7 Гбайт. Складається з двох сполучених один з одним підкладок. Одна з них містить записаний шар, який називається нульовим шаром, друга абсолютно порожня. На одношарових дисках звичайно використовується алюмінієве покриття.
DVD-9 — односторонній двошаровий диск місткістю 8,5 Гбайт. Складається з двох штампованих підкладок, сполучених таким чином, що обидва записані шари знаходяться з одного боку диска; з іншого боку розташовується порожня підкладка. Зовнішній (нульовий) штампований шар покритий напівпрозорою золотою плівкою, яка відображає лазерний промінь, сфокусований на даному шарі, і пропускає промінь, який сфокусирований на нижньому шарі. Для зчитування обох шарів використовується один лазер із змінним фокусуванням.
DVD-10 — двосторонній одношаровий диск місткістю 9,4 Гбайт. Складається з двох штампованих підкладок, сполучених один з одним тильними сторонами. Записаний шар (нульовий шар на кожній стороні) звичайно має алюмінієве покриття. Зверніть увагу, що диски цього типа є двосторонніми, зчитуючий лазер знаходиться в нижній частині накопичувача, тому для читання другої сторони диск необхідно витягнути і перевернути.
DVD-18 — двосторонній двошаровий диск місткістю 17,1 Гбайт. Об'єднує в собі два шари запису на кожній стороні. Сторони диска, кожна з яких формується двома штампованими шарами, з'єднуються разом тильними частинами один до одного. Зовнішні шари (шар 0 на кожній стороні диска) покриті напівпрозорою золотою плівкою, внутрішні шари (шар 1 на кожній стороні) мають алюмінієве покриття. Відбивна здатність одношарового диска складає 45-85%, двошарового — 18-30%. Різні властивості, що відображають, компенсуються схемою автоматичного регулювання посилення (АРУ).
Середня швидкість читання/запису накопичувача на DVD диску складає 5-65 Мб/сек.