ИНФОРМАТИКА

команд и промежуточных результатов выполняемых операций. Здесь же содержатся сведения о состоянии процессора и других устройств ЭВМ, запросы на прерывание вычислительного процесса и другая подобная информация.

Память состоит из запоминающих элементов и предназначена для записи, хранения и считывания данных и программ. Память обычно является адресной. Это значит, что каждой хранимой единице информации (байту, слову) ставится в соответствие специальное число - адрес, определяющий место ее хранения в памяти. Запись или считывание информации осуществляются только при указании ее адреса. Минимальной адресуемой в памяти единицей информации является байт.

Любая ЭВМ работает под управлением программы, реализующей в виде последовательности машинных команд алгоритм решения задачи. Подкомандой понимают совокупность сведений (в виде двоичных кодов), необходимых процессору для выполнения требуемого действия, а именно: сведения о типе операции и адресная информация о местонахождении обрабатываемых данных (операндов) и месте хранения результата. Команда содержит также в явной или неявной форме информацию об адресе следующей команды. Множество реализуемых процессором действий образует систему его команд.

Центральные устройства персональных ЭВМ.

В персональных ЭВМ функции центрального процессора выполняет микропроцессор (МПр), который представляет собой сверхбольшую интегральную схему, реализованную в едином полупроводниковом кристалле. Производительность ПЭВМ во многом определяется быстродействием МПр.

Основными характеристиками МПр, определяющими его производительность, являются:

-тактовая частота;

-степень интеграции (технологические нормы);

-разрядность обрабатываемых данных;

-технология обработки

Тактовая частота - это частота, с которой МПр выполняет все операции. Большинство элементов ПЭВМ разработано таким образом, чтобы работать синхронно, то есть по определенным сигналам. Эти сигналы задаются электронным устройством, называемым тактовым генератором. Главным элементом этого устройства является кристалл кварца, который при подаче на него электрического напряжения вырабатывает импульсы строго определенной частоты. Обработка информации тем быстрее, чем выше тактовая частота. Применение технологии умножения частоты позволяет повысить скорость работы внутренних блоков МПр. В этом случае говорят о внутренней и внешней тактовой частоте. Первая характеризует скорость обработки данных внутри МПр, а вторая - скорость выполнения операций обмена. Значение внутренней тактовой частоты получается путем умножения внешней частоты на некоторый коэффициент (1,5;2;2,5;3 и т.д.).

Степень интеграции определяется размером кристалла и количеством реализованных в нем транзисторов, или, как говорят, технологическими нормами, под которыми понимают минимальные размеры транзисторов. Повышение степени интеграции позволяет МПр работать на более высокой внутренней тактовой частоте за счет более высокой синхронизации сигналов между его функциональными узлами, так как при сокращении расстояния между транзисторами уменьшается задержка передачи сигналов, проходящих по ним. Кроме этого, переход на более “компактную” структуру позволяет снизить энергопотребление и тепловыделение МПр.

Внутреняя разрядность или разрядность внутренних регистров определяется количеством бит, одновременно обрабатываемых внутри МПр, авнешняя - количеством бит, которым МПр может обмениваться с другими элементами ЭВМ.

Помимо указанных выше факторов производительность МПр зависит от технологии обработки команд и данных. В составе современных МПр имеются несколько исполнительных устройств. Это позволяет одновременно обрабатывать несколько инструкций. Обработка ведется в так называемом конвейерном режиме. Для повышения эффективности заполняемости конвейеров предусмотрен механизм предсказания того, какая инструкция должна обрабатываться следующей.

Шины

В микропроцессорных системах передача информации между отдельными устройствами осуществляется по шинам. Применение шинной концепции позволяет без значительного усложнения внутренних связей расширять конфигурацию ПЭВМ. Шина - это среда передачи сигналов, к которой могут параллельно подключаться несколько компонентов вычислительной системы. Конструктивно шина может выглядеть как совокупность проводящих дорожек, вытравленных на плате, или иметь вид ленточного кабеля. Помимо этого шина включает в себя специальные электронные схемы, с помощью которых данные выводятся с устройства на шину или снимаются с нее. В зависимости от назначения передаваемой информации в системной шине выделяют шины данных, адреса и управляющую шину.

Шину данных образует группа линий, предназначенных для передачи данных между отдельными устройствами ПЭВМ. Число линий в группе называется шириной (разрядностью) шины данных, причем каждая линия служит для переноса одного бита информации. Чем шире шина данных, тем выше потенциальная производительность системы. Если ширина шины меньше разрядности МПр, то говорят о мультиплексной шине. Такие шины применяются для уменьшения числа выводов микросхем, которые соединяются с шиной данных.

С помощью другой группы линий осуществляется передача адресной информации. В процессе каждой записи или считывания данных МПр должен сообщать, из какого адреса он хотел бы считать данные или в какой адрес их записать. Для распределения информации, проходящей через шину данных, по определенным адресам памяти и предназначена адресная шина. Ее ширина (разрядность) определяет максимальный объем адресуемой МПр памяти, который составляет 2N, где N - количество адресных линий.

Шину управления образуют линии, предназначенные для передачи управляющих сигналов. Основное ее назначение заключается в определении устройств, которые должны участвовать в данный момент в процессе обмена информацией, и блокировке доступа к шине остальных устройств.

В первых компьютерах системная шина являлась продолжением (расширением) шины МПр (например i8088) и работала на его тактовой частоте. Когда тактовая частота МПр превысила 10-12 Мгц и число используемых внешних устройств выросло, возникла потребность в настоящей системной шине, которая позволяла бы организовывать обмен информацией между устройствами, скорость работы которых существенно различалась. В основу ее создания положен принцип локальных шин, по каждой из которых производился обмен либо с конкретными «быстрыми» устройствами (память, видеоадаптер), либо с классом «медленных» устройств.

Память

Персональные ЭВМ используют три вида памяти: постоянную, оперативную и внешнюю. Последняя относится обычно к внешним устройствам.

Постоянная память, или постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), - это место, где хранится такая информация, которая не должна меняться в ходе выполнения МПр программы. В литературе она обычно фигурирует под аббревиатурой ROM (Read Only Memory), указывающей на то, что обеспечиваются только режимы считывания и хранения. Постоянная память обладает свойством энергонезависимости, то есть способностью сохранять информацию и при отключенном питании. К такой информации относятся наборы программ и данных базовой системы ввода-вывода (BIOS), а именно: программы ввода-вывода, благодаря которым операционная система и прикладные программы могут взаимодействовать с различными устройствами как самого компьютера, так и подключенными к нему, программу тестирования при включении питания компьютера и программу начального загрузчика, необходимую для загрузки операционной системы с соответствующего накопителя.

Оперативная память, или оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения МПр вычислительных операций, так как она предназначена для хранения текущей информации. Этот вид памяти обеспечивает режимы записи, считывания и хранения информации (выполняемых программ, исходных данных). Доступ может осуществляться в любой момент времени к произвольно выбранной ячейке, поэтому оперативную память называют также памятью с произвольной выборкой - RAM (Random Access Memory).

Для построения запоминающих устройств такого типа применяют микросхемы статической и динамической памяти. В первом случае в качестве элементарной ячейки памяти используется статический триггер, который может находиться либо в возбужденном состоянии, соответствующем запоминанию единицы, либо в сброшенном, означающем хранение нуля. Состояние триггера не изменяется, если в нем не запоминаются новые данные или не прерывается подвод питания. Статический вид памяти обладает высоким быстродействием, но имеет существенный недостаток, который заключается в относительно высоком энергопотреблении. Поэтому статическая память используется в самых ”узких” местах микропроцессорной системы, например для организации кэшпамяти, а для ОЗУ применяют микросхемы динамической памяти..

Каждый бит динамической памяти представляется в виде наличия (или отсутствия) заряда на конденсаторе, образованном в полупроводниковом кристалле. Так как время хранения заряда ограничено (из-за явления стекания заряда), то необходимо периодическое восстановление записанной информации, которое выполняется в циклах регенерации. Регенерация заключается в последовательном считывании содержимого ОЗУ. В процессе считывания данных микросхема ОЗУ обеспечивает их автоматическую перезапись по тем же адресам. В результате во всех конденсаторах, где хранятся единицы, восстанавливаются полные заряды, а где хранятся нули, заряд по-прежнему отсутствует. Операции разрядки-перезарядки занимают определенное время, что отражается на скорости работы динамической памяти.

Кэш-память. Большинство элементов, на которых построен МПр, функционируют примерно так же, как и ячейки статической памяти. Поэтому их быстродействие существенно выше, чем элементов RAM. Такая ситуация приводит к существенному снижению производительности системы. Поэтому к шине МПр подключается кэш-память - область сверхоперативной памяти, выполненная на микросхемах статической памяти с временем доступа. Блок информации (программные конструкции, наборы данных) из оперативной памяти считывается сначала в кэш-память и уже из нее считывается процессором. Преимущество такого способа передачи данных заключается в том, что, во-первых, часть обращений к медленному ОЗУ заменяется на обращения к быстрой статической памяти, а во-вторых, информация из кэш-памяти поступает по быстродействующей шине. Помимо описанной выше кэш-памяти, называемой внешней, в состав процессоров, работающих с умножением внешней тактовой частоты, включают еще внутреннюю кэш-память (или кэш-память первого уровня) емкостью 16 и более Кбайт. Так как внутренние функциональные узлы подобных МПр используют умноженную тактовую частоту, а внешняя кэш-память - обычную, то часть информации считывается из внешней во внутреннюю кэш-память. При этом последняя обычно разделена на две секции: для данных и для команд, что позволяет исполнительным устройствам МПр быстрее отыскивать нужную информацию.

Взаимодействие центральных и периферийных устройств ПЭВМ

Все периферийные устройства должны коммутироваться с центральной частью компьютера таким образом, чтобы вводимые данные могли корректно поступать в МПр, а информация, поступающая на устройства вывода, должна быть предварительно обработана, чтобы соответствовать спецификации этих устройств. Иначе говоря, обмен данными между устройствами возможен только в случае совместимости их интерфейсов. Под интерфейсом понимают совокупность различных характеристик какого-либо устройства, определяющих организацию обмена информацией между ним и МПр. Это электрические и временные параметры, набор управляющих сигналов, протокол обмена данными и конструктивные особенности подключения. В случае несовместимости интерфейсов используют контроллеры, в состав которых входят схемы сопряжения и регистры, используемые для временного хранения передаваемой информации (порты ввода-вывода). В контроллерах ПУ реализованы два интерфейса: системной шины и ПУ. Первый, единый для всех контроллеров ПУ, включает шину данных, шину адреса и линии для передачи управляющих сигналов. Второй определяется спецификой функционирования конкретного ПУ и включает линии для передачи данных и линии для передачи сигналов управления. Данные между контроллером и ПУ могут передаваться в параллельном коде (параллельный интерфейс) и последовательном (последовательный интерфейс ПУ).

Термин “последовательный” означает, что связь осуществляется по одиночному проводнику (он может быть электрическим, оптическим, радиочастотным), а биты передаются последовательно, один за другим. Последовательная связь функционирует в асинхронном режиме, то есть при передаче данных специальный синхронизирующий сигнал не используется, и отдельные символы могут передаваться с произвольными временными интервалами - так же, как, например, при вводе данных с клавиатуры. Каждому символу должен предшествовать стандартный стартовый сигнал, а заканчиваться его передача должна “стоповым” сигналом. Назначение стартового сигнала - сообщить принимающему устройству, что следующие 8 бит представляют собой байт данных. Затем передаются один или два стоповых бита, сигнализирующие об окончании его передачи. В принимающем устройстве данные разделяются по появлению стартовых и стоповых сигналов, а не по моменту их передачи.

В параллельных портах для одновременной передачи байта данных используются 8 сигнальных линий.

При взаимодействии МПр и периферийных устройств важную роль играют прерывания. ПУ вырабатывает специальный сигнал (запроса прерывания) в момент его готовности для обмена данных с МПр. Так как прерывания могут возникать одновременно от различных устройств, то каждое из них имеет свой приоритет. Для управления очередностью и анализа возможностей выполнения прерываний в компьютере предусмотрено специальное устройство - контроллер прерываний.

При получении запроса от ПУ по одной из линий управляющей шины контроллер прерываний выдает в МПр сигнал прерывания (если оно должно быть обработано). Последний приостанвливает выполнение текущего задания и запрашивает, на каком устройстве произошло прерывание. Получив по шине данных из контроллера прерываний номер прерывания, МПр использует его как индекс для выборки из таблицы адреса программы - обработчика данного прерывания, под управлением которой осуществляется операция ввода-вывода. После того, как прерывание будет обработано МПр, выполнение текущих операций будет продолжено.

Основная Внешние

программа запросы

из шины управления

Программа МПр

обработки Номер Контроллер

прерывания прерывания прерываний

Основная

программа

С середины 2000 годов для подключения периферийных устройств широко используется интерфейс USB (универсальная последовательная шина).

Периферийные устройства, с поддержкой USB при подключении к компьютеру автоматически распознаются системой, и готовы к работе без вмешательства пользователя. Устройства с небольшим энергопотреблением (до 500мА) могут не иметь своего блока питания и запитываться непосредственно от шины USB.

USB устраняет проблему ограничения числа подключаемых устройств. При использовании USB с компьютером может одновременно работать до 127 устройств.

USB позволяет выполнять "горячее" (оперативное) подключение. При этом не требуется предварительное выключение компьютера, затем подключение устройства, перезагрузка

компьютера и настройка установленных периферийных устройств. Для отключения периферийного устройства не требуется выполнять процедуру, обратную описанной.

Проще говоря, USB позволяет фактически реализовать все преимущества современной технологии

"plug and play" ("включай и работай").

При подключении периферийного устройства вырабатывается аппаратное прерывание и управление получает драйвер контроллера USB , который на сегодняшний день интегрирован во все выпускаемые чипсеты материнских плат. Он опрашивает устройство и получает от него идентификационную информацию, исходя из которой управление передается драйверу, обслуживающему данный тип устройств.

Внешние устройства персональных ЭВМ.

Клавиатура.

Клавиатура представляет собой набор переключателей, объединенных в матрицу. При нажатии на клавишу, контроллер, установленный в самой клавиатуре, определяет координаты нажатой клавиши и в виде скэн-кода и передает их на системную плату. Скэн-код - это однобайтное число, представляющее идентификационный номер, присвоенный каждой клавише. На системной плате сигнал поступает в специальный контроллер, к которому подключена клавиатура. Он инициирует соответствующее прерывание, МПр прерывает работу и выполняет специальную программу, анализирующую скэн-код. Программа хранится в ПЗУ. Обработка заключается в преобразовании скэн-кода в код символа (коды ASCII или расширенные коды).

В клавиатуре имеется буфер памяти емкостью 16 байт, в который заносятся данные при слишком быстрых или одновременных нажатиях на клавиши.

Сканеры.

Сканерами называются устройства для анализа исходного изображения (оригинала), его оцифровки и сохранения с целью последующей обработки и вывода. Следует подчеркнуть, что сканер оцифровывает графическую информацию, даже если такой информацией является обычный текст. Распознавание символьной информации производится программным путем с помощью

направление сканирования

4

3

5

2

1

в блок

об-

работки

сигнала

Схема устройства сканера.

программ оптического распознавания образов (начертания) символов текста. Примерная схема сканера представлена на рисунке. Все элементы, показанные на схеме,

имеют линейный размер в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа, равный или превышающий ширину полосы сканирования. Источник света 1 через систему зеркал подсвечивает оригинал 4. Цилиндрическая линза 2 фокусирует изображение в виде узкой линии с переменной по ширине полосы сканирования освещенностью и подает

его на специальное устройство 3, которое называется прибором с зарядовой связью (ПЗС). ПЗС представляет собой полупроводниковую микросхему, содержащую множество светочувствительных ячеек, которые преобразуют падающий на них свет в электрические заряды. Величина накопленного в ячейке заряда связана с освещенностью данной ячейки. Чем светлее данная область изображения, тем больший заряд накапливается в соответствующих ячейках ПЗС и наоборот. Величина электрического заряда может меняться непрерывно, т. е. это аналоговая величина. Для преобразования ее в цифровую форму в сканерах используют аналого-цифровые преобразователи.

Количество светочувствительных элементов в ПЗС определяет горизонтальную разрешающую способность (разрешение) сканера. Так, например, если в спецификации сканера указано «оптическое разрешение 2500 dрi (точек/дюйм)», то это означает, что ПЭС-линейка способна зафиксировать 2500 пикселов на дюйм в горизонтальном направлении (короткая сторона планшетного сканера).У сканера есть и вертикальная разрешающая способность. При пошаговом перемещении оптического блока по вертикали (вдоль длинной стороны стола сканера), ПЗСлинейка за каждый шаг фиксирует одну строку. Количество строк на один дюйм, зафиксированных по вертикали, называется вертикальным разрешением. Таким образом, число пикселов на дюйм, которое ПЗС-линейка может фиксировать поперек направления перемещения оптического блока (фактически, определяется числом фоточувствительных элементов), является горизонтальным разрешением. Число раз, которое оптический блок останавливается, чтобы ПЗСлинейка могла зафиксировать очередную строку пикселов, является вертикальным разрешением. Именно поэтому в спецификации сканера часто указывается такое значение разрешения, как, например, 600х1200 dрi. Первое число — это горизонтальное разрешение, а второе - вертикальное разрешение.

Цветные сканеры отличаются от черно-белых наличием отдельных оптических систем для основных цветов.

Манипулятор мышь.

5

7

2

6

4

3

2

1

Принцип действия оптико-

механической мыши.

Многие действия при работе на ПЭВМ нецелесообразно выполнять только с помощью клавиатуры. Особенностью многих WINDOWS приложений является активное использование манипулятора мышь для указания какого-либо объекта на экране монитора, его передвижения, изменения размеров и других функций.

Первый манипулятор «мышь» был создан Дагом Энгельбертом в 1964-м году для перемещения по экрану дисплея курсора и различных объектов. Однако широкого применения он не получил. Только в 1983г. компания Apple начала серийный выпуск персональных компьютеров с интерфейсом, изначально ориентированным на применение собственной оригинальной разработки – мыши. Для IBM-совместимых компьютеров мышь стала применяться с 1990г., когда появилась оболочка WINDOWS 3.0.

Почти все мыши снабжены двумя или тремя кнопками, которые программируются для выполнения различных действий.

Принцип действия наиболее распространенных оптико-механических манипуляторов показан на рисунке. Покрытый резиной металлический шар 1 при качении без проскальзывания по гладкой поверхности (обычно по специальному коврику для мыши) передает вращение за счет сил трения двум роликам 2 и 4. Оси вращения этих роликов взаимно перпендикулярны, что позволяет разложить угловую скорость вращения шара на две составляющие: фронтальную, которая передается на ролик 2 при движении шара в плоскости чертежа, и боковую, которая передается на ролик 4 при движении перпендикулярно плоскости чертежа. На оси каждого ролика имеется стробоскопический диск с одинаковыми отверстиями, расположенными с равным шагом по краю диска. На рис.6 диск на фронтальном ролике обозначен позицией 3, а на боковом - 5. Каждый диск имеет по две оптических системы, состоящих из миниатюрного источника света 6 и фотоприемника 7. Луч света через отверстия в диске попадают на фотоприемник, всякий раз, когда ось луча совмещается с центром отверстия. Ось луча второй оптической системы в этот момент перекрыта диском. На рис. 6 вторая оптическая система для бокового диска и обе системы для фронтального диска не показаны, чтобы не загромождать рисунок.

По частоте электрических импульсов, генерируемых фотоприемниками можно определить скорость движения мыши, а по порядку их следования - направление перемещения мыши. Электрические импульсы, вместе с сигналами от нажатия кнопок мыши обрабатываются ее электронной схемой и передаются в компьютер, где с помощью специальной системной программы - драйвера мыши, пересчитываются в линейное перемещение указателя мыши на экране монитора.

Принцип работы оптической мыши еще проще – используются только оптические пары, а роль стробоскопических дисков играет рисунок в виде мелкой сетки на коврике, линии которой, прерывая световой поток, позволяют мыши определить параметры своего движения.

Монитор.

Монитор предназначен для визуального отображения информации на экране электронно-лучевой трубки.

Любое изображение на экране состоит из множества дискретных точек люминофора, называемых пикселами. Электронный луч периодически сканирует весь экран, образуя на нем близколежащие строки развертки. Этот шаблон называется растром. По мере движения луча по строкам видеосигнал, подаваемый на модулятор, изменяет яркость светового пятна и образует изображение.

Принцип формирования растра у цветного монитора такой же, как и у монохромного. В основу получения цветного изображения положены два свойства цветового зрения:

трехкомпонентность цветового восприятия. Это означает, что все цвета могут быть получены путем смешения трех световых потоков – красного, зеленого и синего. Цветовой оттенок результирующей смеси зависит только от соотношения интенсивностей смешиваемых цветов. Поэтому для формирования цветного изображения используется метод аддитивного смешения цветов.

Большинство применяемых принтеров используют растровую графику. Растром в полиграфии называют цветное или черно-белое изображение, состоящее из мельчайших точек красителя, расположенных с постоянным шагом и образующих регулярную структуру. Растровое строение черно-белой газетной иллюстрации видно невооруженным глазом из-за большого шага между точками типографской краски. Чтобы заметить растровое строение высококачественного цветного отпечатка необходимо уже использование лупы с 2-х или лучше 4-х кратным увеличением. Оттенки серого цвета на черно-белых изображениях получаются за счет изменения размеров точек черной типографской краски при неизменном шаге между точками. Чем крупнее точки, тем более темным кажется цвет. На цветных изображениях используется тот же принцип, но растр образуют точки уже не одного цвета, а нескольких основных цветов. Основными цветами называют такой минимальный набор цветов, который может передать при их смешении в разных пропорциях всю цветовую гамму, включая белый и черный. Примером может служить сочетание голубого (Cyan), пурпурного (Magenta) и желтого (Yellow) цветов. К этой палитре обычно добавляют черный (BlacK) цвет для усиления насыщенности изображения. Рассмотрим три наиболее распространенные технологии получения изображения на бумаге.

Матричные принтеры.

Изображение получается как совокупность точек, образующихся на бумаге как следы от удара по красящей ленте иголок печатающей головки. Количество иголок

9

8

7

6

5

4

32

22

1

Принцип действия матричного принтера.

в печатающей головке может быть разным, но наибольшее распространение получили головки с 9 и 24 иглами. При их одновременном ударе на бумаге отпечатывается матрица с элементами в виде точек, из которых и строится изображение. На рисунке показан принцип действия матричной печати. Бумага 1 протягивается между подающим резиновым валиком 2 и прижимным валиком 9. Красящая лента 3 на рисунке показана своим поперечным сечением. Чтобы не загромождать рисунок, на нем показана толь

ко одна игла, а ее размеры сильно увеличены. Игла 8 удерживается возвратной пружиной 7, магнитный сердечник 6 при этом входит в катушку электромагнита 5. При подаче импульсного

напряжения определенной полярности на обмотку катушки, в ней возникает магнитное поле, взаимодействующее с магнитным полем сердечника и выталкивающее его из катушки вместе с иглой, которая ударяет по бумаге через красящую ленту. Головка движется с малым шагом в направлении перпендикулярном плоскости рисунка, печатая следующий элемент изображения на строке, до тех пор, пока не будет распечатана вся строка. Далее вал 2 проворачивается на требуемый угол и печатается следующая строка. Принтеры, поддерживающие цветную печать, снабжены цветной красящей лентой 3 и механизмом вертикального перемещения ленты, с тем, чтобы под иглами головки находился участок ленты требуемого цвета.

Матричные принтеры обеспечивают невысокие затраты на печать при среднем качестве вывода символьных данных и низком качестве графической информации.

Струйные принтеры.

В одно и то же время независимо друг от друга HP и Canon разработали технологию термической печати с помощью чернил. Они вывели на рынок свои разработки под марками IncJet — термоструйная (НР) и BubbleJet — пузырьковоструйная (Canon). Несмотря на то, что скорость и качество печати с тех пор существенно выросли, а все современные принтеры печатают теперь в цвете, основополагающие принципы печати с течением времени почти не изменились.

Наряду с упомянутыми термоструйными технологиями используется и еще одна механическая технология печати, основанная на применении пьеэоэлементов. Ее можно встретить лишь в принтерах фирмы Epson.

Современный струйный принтер работает следующим образом: шаговый мотор протягивает через принтер бумагу; одновременно с этим поперек листа в горизонтальном направлении движется печатающая головка, приводимая в движение тем же шаговым мотором. Через микроотверстия, которые называются соплами, на бумагу выпрыскиваются чернила. В результате согласованного движения бумаги и печатающей головки, в нужное время и в нужное место «выстреливающей» строго определенное количество капель, на бумаге возникает изображение.

Рассмотрим, чем отличается термическая печать от пьезоэлектрической.

При термической печати чернила из сопла выталкиваются за счет быстрого нагревания чернил. Для этого в канале каждого сопла имеется термоэлемент (резистор) размером примерно 30х30 мкм. Когда к нему прикладывается напряжение, он моментально разогревается до температуры примерно 300°С. Это приводит к возникновению парового пузырька в канале сопла и скачкообразному повышению давления в нем, которое можно сравнить с микровзрывом. Он-то и выбрасывает из сопла каплю чернил.

После того как паровой пузырек вытолкнул каплю из сопла, она со скоростью 54 км/ч устремляется на бумагу. В этот момент напряжение перестает подаваться на термоэлемент, в канале сопла возникает разрежение, которое засасывает очередную порцию чернил, выстреливаемую в следующий момент. Весь процесс — от прикладывания напряжения к термоэлементу до засасывания очередной порции чернил и готовности к следующему «выстрелу»

— длится менее 80 микросекунд. Величина этого промежутка и определяет скорость печати головки, то есть максимальное количество капель, выдаваемых ею за единицу времени.

В 1984 году, появились первые принтеры Epson на пьезоэлементах. Электромеханические печатающие головки на пьезоэлементах имеют сложную конструкцию и требуют больших затрат при изготовлении, чем термоструйные, производство которых из кремниевых пластин обходится намного дешевле. Впрочем, эти затраты оправдываются большим сроком эксплуатации. Сегодня практически только Epson производит принтеры с печатающими головками на пьезокристаллах. Они не нагревают чернила, следовательно, внутри сопел не образуется «нагар», как это происходит при термической печати. Фактически пьезоголовку можно сравнить с миниатюрным механическим насосом.

Из самого названия становится понятно, что главную роль в печатающей головке данного типа играют пьезокристаллы. Они имеют свойство деформироваться при прикладывании к ним электрического напряжения. Механическая деформация кристалла используется для создания в сопле давления, необходимого для выталкивания чернил. В каждое сопло устанавливается пьезокристалл в форме диска. В зависимости от полярности (плюс или минус) приложенного