Информатика Lec_2_1

Внешняя память предназначена для длительного хранения информации. На жестких дисках хранится программное обеспечение компьютера и все основные. Гибкие магнитные диски, магнитные ленты, оптические диски и флэш-память позволяют переносить

данные и программы с одного компьютера на другой и хранить информацию, не исполь-

зуемую постоянно на ПК.

Основными характеристиками памяти являются ее объем и быстродействие считывания и записи данных. Объем памяти измеряется в байтах, килобайтах (Кб), мегабайтах (Мб) и гигабайтах (Гб). Чем больше объем памяти, тем меньше ее быстродействие. Самым большим быстродействием обладает регистровая память (РОН). Объем и быстро-

действие памяти во многом определяют производительность компьютера.

3.2.Внутренние запоминающие устройства

Внутренняя память подразделяется на оперативную и постоянную. Одна из них обеспечивает постоянное хранение информации (ПЗУ), на которое не влияет выключение питания, а другая (ОЗУ, РОН, кэш-память) предназначена для временного хранения ин-

формации.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) предназначено для хранения про-

грамм, которые автоматически запускаются при включении и выключении компьютера. Команды, введенные в ПЗУ, находятся там постоянно. Компьютер может читать или исполнять эти команды, но он не может изменять их. ROM (Read Only Memory) означает па-

мять только для чтения.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) имеет непосредственную связь с процессором в ходе выполнения программ. В ОЗУ загружаются программы и данные, ко-

торые они обрабатывают. Данные и программы хранятся в ячейках памяти, каждая из ко-

торых имеет адрес. Время доступа к ячейке не зависит от того, в каком месте оператив-

ной памяти она находится. RAM (Random Access Memory) означает память с произвольным доступом.

Современные ПК имеют объем оперативной памяти от 512 Мбайт до нескольких

Гбайт.

Кэш-память (буфер) может входить составной частью в процессор, в ОЗУ, видеопа-

мять и другие виды памяти. Это обуславливается тем, что различные виды памяти имеют различное быстродействие считывания и записи данных. В кэш-память могут помещаться наиболее часто используемые команды и данные. буферизация, или иначе, кэширование,

применяется для согласования взаимодействия между памятью различных уровней, что приводит к увеличению быстродействия компьютера.

3.3.Внешние запоминающие устройства

Накопители на магнитных дисках в качестве запоминающей среды используют магнитные материалы со специальными свойствами, позволяющими фиксировать два со-

стояния. Различают накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД, винчестер) с емкостью до 2 Тбайт и накопители на гибких магнитных дисках (НГМД, дискета) с ем-

костью 1,44 – 2,88 Мбайт. НГМД являются сменными, для чтения-записи информации с них необходимо специальное устройство – дисковод.

Информация на магнитном диске записывается и считывается магнитными головками

вдоль концентрических окружностей – дорожек (треков). Каждая дорожка магнитного диска разбита на сектора. При записи и чтении информации диски вращаются вокруг своей

оси, а механизм управления магнитной головкой подводит ее к дорожке, выбранной для записи или чтения информации. В отличие от дискеты жесткий диск вращается непре-

рывно.

Оптические диски (компакт-диски) используют для считывания или записи данных лазерный луч. Компакт-диск (CD) представляет собой две плотно соединенные пластиковые пластины с тонким оптическим информационным слоем между ними. На информаци-

онном слое располагается спиральная дорожка, состоящая из чередующихся темных (по-

глощающих свет) и светлых (отражающих свет) точек. Каждая такая точка – это 1 бит данных.

При считывании и записи данных оптический диск раскручивается до скорости 10 тыс.оборотов в мин. При считывании информации лазер освещает диск, а датчики вос-

принимают отраженный луч и распознают темные и светлые участки диска.

По способу организации записи и считывания диски могут быть подразделены на 3 класса: только для чтения (CD-ROM), с однократной записью (CD-R) и многократным считыванием и многократной перезаписью (CD-RW).

Компакт-диски выпускаются с различными объемами памяти. В среднем емкость ком- пакт-диска составляет 700 Мбайт.

DVD – цифровые оптические диски с высокой плотностью записи. Информация на

этих дисках размещается либо на обеих сторонах диска, либо в нескольких слоях. Двух сторонние и двухслойные диски позволяют хранить 17 Гбайт информации.

Стримеры используют для записи и хранения информации магнитные ленты. В отли-

чие от большинства других запоминающих устройств, имеющих прямой доступ к дан-

ным, стримеры являются устройствами последовательного доступа. Файлы записываются на магнитную ленту последовательно. Для того, чтобы прочитать какой-либо файл,

кроме первого, нужно сначала прочитать все предыдущие файлы. Стримеры применяются для резервного хранения большого объема данных и позволяют хранить от 40 до 800 Гбайт.

Флэш-память представляет собой микросхему перепрограммируемого запоминающего устройства с большим числом циклов перезаписи. Конструктивно выполняется в виде отдельного блока, содержащего микросхему флэш-памяти и контроллер для подключения к USB-порту. Скорость считывания информации сопоставима со скоростью считывания жестких дисков. Емкость флэш-памяти достигает 64 Гбайт.

ЭКСПРЕСС-ПОДГОТОВКА К ИНТЕРНЕТ ТЕСТИРОВАНИЮ. УСТРОЙСТВА ВВОДАВЫВОДА ДАННЫХ

Устройства ввода

Устройства ввода данных служат для преобразования в цифровой вид информации, поступающей от периферийных устройств.

Клавиатурой называется устройство для ручного ввода информации в компьютер. Современная клавиатура имеет, как правило, 101-104 клавиши, среди которых выделяют: алфавитно-цифровые клавиши, необходимые для ввода текста; клавиши управления кур-

сором и ряд специальных и управляющих клавиш.

Мышью называют устройство, которое обеспечивает преобразование своего поло-

жения на плоскости стола в позицию указателя мыши или курсора на экране дисплея. По своему устройству мыши подразделяются на механические и оптические. Движе-

ние механической мыши передает шарик, который соприкасается с поверхностью стола

или коврика. Движение оптической мыши передает световой луч, который отражается от поверхности стола и воспринимается оптическим приемником.

В настоящее время появились беспроводных клавиатуры и мыши, которые работают на расстоянии до 1,5 м от ПК.

Трекбол представляет собой устройство, в котором перемещение курсора осуществляется вращением шарика, выступающего над плоской поверхностью.

Джойстик (ручка управления) имеет то же самое назначение, что и клавиши управления курсором, но перемещение по экрану осуществляется быстрее и в восьми направле-

ниях, а не в четырех. Джойстик применяется для компьютерных игр.

Сенсорная панель (Touchpad) представляет собой поверхность прямоугольной формы, чувствительную к нажатию пальцев. Прикосновение пальца к поверхности панели и его перемещение управляет курсором так же, как и соответствующие воздействия манипуляторов мыши и трекбола. Сенсорная панель применяется в современных портативных ПК.

Световое перо – устройство, напоминающее обычное перо, на кончике которого имеется сверхчувствительный детектор. Если прикоснуться таким пером к экрану дис-

плея, то в этом месте появится система прямоугольных координат с началом в точке при-

косновения. Перемещение пера по экрану вызовет появление рисунка.

Сенсорный экран служит для управления компьютером при помощи касания экрана пальцами. Сенсорный экран применяется в справочных компьютерах в музеях, на выставках, на вокзалах и в аэропортах.

Сенсорный экран может быть встроен в обычный монитор или перемещаться поверх

экрана монитора, в этом случае он соединяется с одним из портов компьютера.

Графический планшет (дигитайзер) – это устройство для ввода графических данных, таких как чертежи и схемы. Он состоит из планшета и соединенного с ним специального

карандаша. Перемещая карандаш по планшету, пользователь рисует изображение, которое выводится на экран.

Сканер – устройство, преобразующее изображение, расположенное на листе бумаги

или другом носителе, к электронному виду. Основная характеристика сканера – разрешающая способность, которая измеряется в dpi (dot per inch - точках на дюйм). Это число

показывает, сколько точек, составляющих изображение, проставляется на отрезке длиной

в один дюйм. Стандартная разрешающая способность сканирования 200 dpi позволяет обеспечить полиграфическое качество, т.е. полученные изображения будут достаточно четкими.

Сканеры бывают нескольких видов: ручные, планшетные, барабанные.

И в планшетных, и в ручных сканерах лист бумаги остается неподвижным, при этом

перемещение оптического устройства по поверхности листа в ручных сканерах производится пользователем, в планшетных сканерах – автоматически. В настоящее время ручные сканеры применяются для ввода штрих-кода в кассовых аппаратах.

Барабанные сканеры используют для сканирования исходных изображений, имеющих

высокое качество и небольшие размеры (фотонегативы, слайды и т.п.). в сканерах этого типа считывающая головка является неподвижной, а исходный материал закрепляется на

цилиндрической поверхности барабана, вращающегося с высокой скоростью.

Устройства вывода

Мониторы (дисплеи) предназначены для вывода на экран текстовой и графической

информации. Мониторы различаются по принципу действия, размеру, техническим характеристикам и стандарту безопасности.

На экране монитора любого типа изображение формируется в виде набора цветных точек, называемых пикселями. В зависимости от принципа действия монитора пиксели формируются по-разному.

По принципу действия мониторы разделяются на мониторы с электронно-лучевой трубкой (CRT), жидкокристаллические (LCD) и плазменные.

В мониторах CRT изображение формируется с помощью зерен люминофора – вещества, которое светится под воздействием электронного луча. В мониторах LCD принцип отображения информации основан на поляризации света. Плазменные мониторы исполь-

зуются в качестве больших выносных экранов для показа изображения большой аудитории. По сравнению с CRT-мониторами плазменные и LCD-мониторы имеют малую тол-

щину (всего несколько сантиметров).

Основными техническими характеристиками мониторов являются размер экрана,

размер зерна, максимальное разрешение и частота обновления экрана.

Размер экрана – это длина диагонали экрана, выраженная в дюймах (1” = 2,54 см). Наиболее распространенными размерами для экрана монитора являются 15”, 17”, 19”, 20”, 21”.

Размер зерна – это размер цветной точки, т.е. минимальный размер пикселя. Чем

меньше размер зерна, тем более четкое и контрастное изображение можно получить на мониторе.

Максимальное разрешение – это общее число цветных точек, которые можно разместить на экране. Например, разрешение 1024х768 означает, что изображение форми-

руется из 1024х768=786432 пикселей. Для реализации очень высокого разрешения необ-

ходим не только высококачественный монитор, но и соответствующий контроллер монитора – видеокарта.

Частота обновления экрана выражается в герцах (Гц, Hz) и обозначает количество прорисовок экрана в секунду. Чем выше частота, тем меньше мерцание экрана, меньше

устают глаза и тем комфортнее пользователю. Стандартом предусмотрена частота 80 Гц.

В LCD-мониторах допустимо чуть более низкое значение этого параметра.

Принтеры – это устройства для вывода информации на бумагу. В зависимости от способа различают матричные, струйные, лазерные, термографические принтеры.

Матричные принтеры схожи по принципу действия с печатной машинкой. Печатающая головка перемещается в поперечном направлении и формирует изображение из

множества точек, ударяя иголками по красящей ленте. Качество изображение матричных принтеров невысокое. Основное достоинство – низкая цена расходных материалов. Мат-

ричные принтеры используются сейчас в кассовых аппаратах и в других аналогичных устройствах.

Струйные принтеры формируют изображение с помощью, которые распыляются че-

рез капилляры печатающей головки. Струйные принтеры могут печатать достаточно быстро (до несколько страниц в минуту), обеспечивая высокое качество печати, в том числе цветных изображений. Разрешающая способность струйных принтеров составляет 300 dpi и более.

Лазерные принтеры при работе используют принцип ксерографии: изображение переносится на бумагу со специального барабана, к которому электрически притягиваются

частички краски.

Высокая скорость печати (до 20 страниц в минуту) достигается за счет постраничной печати, при которой страница печатается сразу целиком. Лазерные принтеры обеспечи-

Реальная разрешающая способность зависит от параметров электронных компо-

нентов монитора и видеоадаптера, формирующих развертку электронного луча; напри-

мер: 640х480, 800х600, 1024х768, 1152х864, 1280х1024, 1600х1200 и др.

Стандарты отображения цвета: 16, 256, 64К, 16М цветовых оттенков каждой точки. Режимы отображения цвета:

4-разрядное кодирование (16 цветов – VGA);

8-разрядное кодирование (256 цветов); 16-разрядное кодирование (64К цветов – High Color);

24-разрядное кодирование (16М цветов – True Color); 32-разрядное кодирование (64К цветов – True Color).

Мониторы на основе электронно-лучевой трубки

Изображение на экране цветного ЭЛТ-монитора формируется с использованием трех электронных пушек, испускающих поток электронов. Этот поток сквозь специальную ме-

таллическую маску (или решетку) попадает на внутреннюю поверхность стеклянного экрана, покрытую триадами люминофорных точек основных цветов – красного, синего и зеленого. Точки светятся при попадании на них электронов от соответствующих пушек, от-

вечающих за свечение своего светового участка точки.

Рис. 40. Современный ЭЛТРис. 41. Цветной кинескоп ЭЛТ-монитора: 1 – элекмонитор тронные пушки; 2 – электронные лучи; 3 – фокусирующая катушка; 4 – отклоняющие катушки; 5 –

анод; 6 – маска, благодаря которой красный луч по-

падает на красный люминофор, и т.д.; 7 – красные,

зелёные и синие зёрна люминофора; 8 – маска и зёрна люминофора (увеличенно)

Изображение формируется сканированием электронных лучей по поверхности экрана. Комбинация светящихся с разной интенсивностью точек и создает все богатство цве-

товой палитры, которое мы наблюдаем на экране. При этом электроды, направляющие пучки электронов в нужную точку экрана, создают достаточно сильное электростатиче-

ское поле.

Поток электронов одной пушки должен попадать на определенные участки люмино-

фора, поэтому в качестве важнейшего компонента прицела используется специальная маска. Она представляет собой фольгу толщиной 0,15 ...0,2 мм из стали или специально-

го железоникелевого сплава, на которой имеется большое количество отверстий или

прорезей.

Маска – ключевой компонент ЭЛТ. В настоящее время при производстве кинескопов используются три типа масок:

–теневая маска – для кинескопов с дельтаобразным расположением электронных

пушек. Часто, особенно в переводной литературе, упоминается как теневая решётка (встречается в кинескопах большинства производителей); обеспечивает высокое

качество линий;

–апертурная решетка – значительно меньше заслоняет экран и обеспечивает более яркое, контрастное и насыщенное изображение при значительно меньшем

анодном (высоковольтном) напряжении кинескопа; меньший уровень вредных излучений; существенно больше срок службы ЭЛТ;

–щелевая маска – гибрид двух предыдущих типов ЭЛТ; для кинескопов с планарным расположением электронных пушек; конструкция обеспечивает высокую четкость изображения по горизонтали и вертикали при лучшей фокусировке и резкости

изображения, что положительно сказывается на качестве вывода текста.

Чем меньше элементы люминофора, тем более высокое качество изображения способна дать трубка. Показателем качества изображения является шаг маски.

а) теневая б) апертурная в) щелевая

Рис. 42. Типы решёток, способы замера шага на них

Всовременных ЭЛТ шаг маски находится на уровне 0,25 мм. Модели с размером зерна 0,31 мм и более считаются устаревшими

Впроцессе работы дисплей постоянно регенерирует, т.е. повторно воспроизводит

изображение на экране. В результате регенерации происходит мерцание изображения —

неизбежный побочный эффект при использовании любой технологии ЭЛТ. Мерцание изображения и, как следствие, низкая четкость изображения оказывают значительное влияние не только непосредственно на зрение, но и на зрительный канал пользователя в целом. Сильное мерцание или дрожание изображения на экране может вызвать резь в

глазах, головную боль, раздражительность и даже тошноту.

Основные характеристики ЭЛТ-мониторов:

–формат монитора: отношение ширины к высоте, например: 4:3, 16:9, 16:10, 5:4;

–размер экрана (физический (с учетом корпуса) и видимы (сам экран) – определяется расстоянием по диагонали от одного угла изображения до другого на мониторе и традиционно измеряется в дюймах (1 дюйм = 2,54 см); распространены диаго-

нали от 14 до 24 дюймов;

–шаг точки (маски);

–разрешение - плотность отображаемого на экране изображения (определяется количеством точек или элементов изображения вдоль одной строки и количеством горизонтальных строк), например, максимальное разрешение 2048 (точек вдоль

строки ) x 1536 (строк, развернутых на экране);

–частота регенерации, характеризуемая частотой строчной и кадровой разверток. Частота строчной развертки определяется в килогерцах и равняется ко-

личеству строк, которое луч может «пробежать» за одну секунду (более высокая

частота строчной развертки позволяет выводить на экран изображения с более высоким разрешением); частота кадровой развертки (кадровая, или вертикальная, частота) выражается в герцах и соответствует числу кадров, формируемых лучом за одну секунду. Чем выше частота кадровой развертки, тем ниже уровень

нежелательного мерцания изображения, на которое обращается внимание пользо-

вателя, и, следовательно, меньше нагрузка на зрение;

ЖК-мониторы

Плоскопанельный жидкокристаллический монитор LCD – плоский монитор на основе жидких кристаллов. Тонкий слой вещества жидкокристаллической панели пропускает свет или препятствует его прохождению; массив крошечных ячеек, выполненных из этого ве-

щества, позволяет управлять каждой точкой изображения.

Рис. 43. Современный ЖК-дисплей 24" BenQ

ЖК-монитор состоит из электроники, обрабатывающей входной видеосигнал, ЖК-

матрицы, модуля подсветки, блока питания и корпуса. Именно совокупность этих составляющих определяет свойства монитора в целом. Тонкий слой вещества жидкокристаллической панели пропускает свет или препятствует его прохождению; массив крошечных ячеек, выполненных из этого вещества, позволяет управлять каждой точкой изображения.

Рис. 44. Субпиксел цветного ЖК-дисплея

Достоинствами LCD-мониторов являются:

–компактные размеры;

–отсутствие искажений;

–стабильность изображения;

–хорошую яркость и контрастность изображения;

–низкое энергопотребление. Недостатками LCD-мониторов являются:

–необходимость работать в одном разрешении;

–возможность выгорания отдельных элементов экрана;

–худшая цветопередача.

Всилу последних обстоятельств профессиональную работу с графикой рекомендуется осуществлять с использованием ЭЛТ-мониторов.

Основные характеристики LCD-мониторов:

–время отклика (скорость реакции) (в миллисекундах (мc)) – время, которое пиксел

LCDмонитора затрачивает, чтобы перейти от активного (белого) в бездействующий (чёрный) и обратно к активному (белому). Более низкие числа означают более

быстрые переходы и поэтому меньше видимых искажений изображения; м с долгими временем отклика создали бы искажения или расплывшееся пятна вокруг подвижных объектов, недопустимые для воспроизведения динамического видео;

–частота регенерации;

–размер экрана;

–единственное разрешение экрана, называемое native и соответствующее максимальному физическому разрешению монитора, в котором изображение воспроизводится лучше всего; разрешение – горизонтальный и вертикальный размеры, вы-

раженные в пикселах)

–количество отображаемых цветов (реально порядка 260 тыс. цветов (18-

битный цвет), хотя в последнее время производители заявляют о появлении мониторов с качественной цветопередачей);

–контрастность, определяется отношением яркости между самым ярким белым и

самым темным черным цветом (низкий уровень контрастности приводит к неразличимости градации цвета темных участках изображения); у качественных LCD-

мониторов этот показатель составляет 800:1;

–яркость: количество света, излучаемое дисплеем, обычно измеряется в канделах на квадратный метр.

–угол обзора – при взгляде под углом на экран картинка тускнеет и меняет оттенок;

укачественных LCD-мониторов: 120° по вертикали и 170° по горизонтали;

–тип матрицы: технология, по которой изготовлен ЖК-дисплей;

–видимая диагональ: размер самой панели, измеренный по диагонали (площадь дисплеев зависит также от формата: монитор с форматом 4:3 имеет большую

площадь, чем с форматом 16:10 при одинаковой диагонали);

–формат монитора.

Мониторы на базе органических светоизлучающих диодов

Мониторы на базе OLED-технологии (Organic Light Emitting Diode - органический светоизлучающий диод).

Рис. 45. OLED-монитор модель XEL-1 (в продаже с 1 января 2009 г.)

Стандартная структура ячеек OLED состоит из нескольких тонких органических слоев, расположенных по типу «сэндвич» между прозрачным анодом и металлическим катодом. Органические слои состоят из слоя — источника «дырок»; слоя, транспортирующего

«дырки»; слоя, транспортирующего электроны, и слоя, где свободные электроны и «дырки» смешиваются, вырабатывая свет.