Характеристика аппаратных средств АРМ и перспективы их развития

Для ускорения доступа к оперативной памяти используется кэш-память (cache -запас).

Кэш-память - это буферная, не доступная для пользователя быстродействующая память, автоматически используемая компьютером для ускорения операции с информацией, хранящейся в медленнее действующих запоминающих устройствах.

Когда процессору нужны данные, он сначала обращается в кэш-память, и только если там нужных данных нет, происходит его обращение в оперативную память. Принимая блок данных из оперативной памяти, процессор заносит его одновременно и в кэш-память. «Удачные » обращения в кэш-память называют попаданиями в кэш. Процент попадания тем выше, чем больше размер кэш-памяти, поэтому высокопроизводительные процессоры комплектуют повышенным объемом кэш-памяти.

Для ускорения операций с основной памятью организуется регистровая КЭШ-память внутри микропроцессора (КЭШ-память первого уровня) или вне микропроцессора на материнской плате (КЭШ-память второго уровня); для ускорения операций с дисковой памятью организуется КЭШ-память на ячейках электронной памяти. Следует иметь в виду, что наличие КЭШ-памяти емкостью 256 Кбайт увеличивает производительность ПК примерно на 20%.

Выбор оперативной памяти типа DDRAM тоже имеет под собой достаточно веские основания - увеличение общей производительности ПК на 13-15% по сравнению с ПК с памятью типа SD-RAM. . Что касается ОЗУ типа RIMM, то она используется только на платформе Intel ® Pentium 4® и, как показывает практика, не оправдывает надежд по увеличению общей производительности ПК. В свою очередь это самая дорогая на сегодняшний день память Постоянная память (ROM-Read-Only Memory память только для чтения) используется для хранения неизменяемой информации: загрузочных программ операционной системы, программ тестирования устройств компьютера - и выполнение базовых функций по их обслуживанию. Так как большая часть этих программ связана с обслуживанием процессов ввода-вывода, содержимое ПЗУ часто называют BIOS (Base Input-Output System или базовая система ввода-вывода). Конструктивно постоянно запоминающее устройство выполняется из полупроводниковых модулей (кассет) и в отличии от ОЗУ является энергозависимым (информация сохраняется при выключении компьютера). Данные в ПЗУ заносятся при его изготовлении и не могут быть изменены пользователем. Объем постоянной памяти значительно меньше, чем оперативной и не превышает нескольких сотен Кбайт. Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) обеспечивают долговременное хранение программ и данных. ВЗУ бывают также разных типов:

А) Накопители на гибких дисках (флоппи диски).

Дискета - гибкий тонкий пластиковый диск с нанесенным (чаще всего на обе стороны) магнитным покрытием, заключенный в достаточно твердый - картонный или пластиковый - конверт для предохранения от механических повреждений. Информация на диск наносится вдоль концентрических окружностей - дорожек. Каждая дорожка разбита на несколько секторов (обычно 9 или 18) - минимально возможных адресуемых участков. Стандартная емкость сектора 0 512 байт. На двухсторонней дискете две одинаковые дорожки по обе стороны диска образуют цилиндр. Процедура разметки нового диска - нанесение секторов и дорожек называется форматированием. Иногда приходится прибегать к переформатированию диска, на котором уже есть информация; последняя в таком случае обречена на уничтожение. С.Вильховченко. Современный компьютер: устройство, выбор, миодернизация. СПб.:Издательство «Питер», 2000 г, С.312

Тип дискеты обычно указывается на ее конверте:

DS (double side) - двухсторонняя;

DD (double density) - двойной плотности;

HD (high density) - высокой плотности.

Возможны сочетания типа DS/DD, DS/HD и др.

Стандартный размер (диаметр) дискет 89 мм (3,5 дюйма). Важнейшая, с точки зрения пользователя, характеристика дискеты - информационная емкость. Чаще всего она находится в диапазоне от 1 до 1,5 Мб, хотя созданы дискеты емкостью до 10 Мбайт

Б) Накопители на жестких дисках.

Жесткий магнитный диск (винчестер, HDD-Hard Disk Drive) - постоянная память, предназначенная для долговременного хранения всей имеющейся в компьютере информации. Операционная система, постоянно используемые программы загружаются с жесткого диска, на нем хранится большинство документов. Жесткий диск сделан из сплава на основе алюминия и также покрыт магнитным слоем. Он помещен в неразборный корпус, встроенный в системный блок компьютера. По всем профессиональным характеристикам жесткие диски значительно превосходят гибкие. Однако, жесткий диск не предназначен для транспортировки информации, и это не позволило накопителям на жестких дисках вытеснить НГМД [9].

Практически все современные жесткие диски выпускаются по технологии, использующей магниторезистивный эффект. Благодаря этому емкость дисков растет быстрыми темпами за счет повышения плотности записи информации.

Появление в 1999 году изобретенный фирмой IBM головок с магниторезистивным эффектом (GMR-Giant Magnetic Resistance) привело к повышению плотности записи до 6,4 Гбайт на одну пластину в уже представленных на рынке изделиях.

Основные параметры жесткого диска:

- Емкость - винчестер имеет объем от 40 Гб до 200 Гб и более;

- Скорость чтения данных. Средний показатель - около 8 Мбайт/с.

- Среднее время доступа. Измеряется в миллисекундах и обозначается то время, которое необходимо диску для доступа к любому выбранному вами участку. Средний показатель - 9 мс.

- Скорость вращения диска. Показатель напрямую связанный со скоростью доступа и скоростью чтения данных. Скорость вращения жесткого диска в основном влияет на сокращения среднего времени доступа. Повышение общей производительности особенно заметно при выборке большого числа файлов.

- Размер кэш-памяти - быстрой буферной памяти небольшого объема, в которую компьютер помещает наиболее часто используемые данные. У винчестера есть своя кэш-память размеров до 8 Мбайт.

- Фирма-производитель. Освоить современные технологии могут только крупнейшие производители, потому что организация изготовления сложнейших головок, пластин, котроллеров требует крупных финансовых и интеллектуальных затрат. Жесткие диски производят семь основных компаний: Fujitsu, IBM-Hitachi, Maxtor, Samsung, Seagate, Toshiba и Western Digital.

Все большее распространение в настоящее время получают накопители на лазерных дисках, еще их называют оптическими.

Первые накопители на оптических дисках появились в начале 70-х годов, но широкое распространение получили гораздо позже. Существует несколько разновидностей оптических дисков, предназначенных для устройств, допускающих только чтение (CD-ROM, т.е компакт-диск только для чтения), для устройств, допускающих хотя бы однократную запись информации на рабочем месте пользователя и для устройств позволяющих, подобно накопителям на магнитных дисках, многократную перезапись информации. CD-ROM диск, запись на который производится один раз при его создании и не может быть изменена, представляет собой прозрачную поликарбонатную (вид стекла) пластинку, одна сторона которой покрыта тончайшей алюминиевой пленкой, играющей роль зеркального отражателя, поверх которой нанесен защитный слой лака. Информация на ней представляется подобно тому, как на старых граммофонных пластинках - чередованием углублений и пиков, однако не в аналоговом, а в цифровом (двоичном) коде.

Этот рельеф создается при производстве механическим путем (контактом с твердой пластинкой-матрицей). Информация наносится вдоль тончайших дорожек. Считывание информации осуществляется путем сканирования дорожек лазерным лучом, который по-разному отражается от углублений и пиков. Вдоль дорожек оптического диска со скоростью 200-500 раз в минуту пробегает лазерный луч. При создании дисков, позволяющих вести многократную перезапись, доминирует магнитно-оптический принцип. В основу положен следующий физический принцип: коэффициент отражения лазерного луча от по-разному намагниченных участков диска с особым образом, нанесенным магнитным покрытием различен. Таким образом, запись на диски магнитная, а считывание - оптическое (лазерным лучом).

В настоящее время распространенными накопителями можно назвать дисководы CD-ROM и CD-RW. С помощью специальных программ на чистый CD-диск возможна запись информации в домашних условиях. Запись производится мощным лазером, под воздействием которого материал CD частично теряет прозрачность. По внешнему виду, как сами дисководы, так и диски для CD-RW практически не отличаются от CD-ROM, DVD-ROM. Однако из-за меньшей прозрачности CD требуют лучшего отражающего покрытия. Накопителя управляются контроллерами, размещенными на системной плате либо на мультикарте. К.Айден, Х.Фибельман, М.Крамер. аппаратные средства ПК. СПб.:BHV - С-Петербург, 1997 год., С.111

2.2 Устройства вывода информации

Монитор (дисплей) - позволяет вывести на экран алфавитно-цифровую или графическую информацию в удобном для чтения и контроля пользователем виде.

Сегодня самый распространенный тип мониторов - это CRT (Cathode Ray Tube) -мониторы. Как видно из названия, в основе всех подобных мониторов лежит катодно-лучевая трубка, но это дословный перевод, технически правильно говорить «электронно-лучевая трубка» (ЭЛТ). Используемая в этом типе мониторов технология была создана много лет назад и первоначально создавалась в качестве специального инструментария для измерения переменного тока, проще говоря, для осциллографа. Развитие этой технологии, применительно к созданию мониторов, за последние годы привело к производству все больших по размеру экранов с высоким качеством и при низкой стоимости. Сегодня стандартными являются 15" мониторы, и наблюдается явная тенденция в сторону 17” экранов. В данное время 17" стали стандартным устройством, особенно в свете существенного снижения цен на них, а на горизонте уже 19", 21" мониторы и более ( см.Приложение 2)

Так же существует еще один параметр монитора - это «шаг маски» или «зерно». Дело в том, что в цветных мониторах и телевизорах экран изнутри покрыт мельчайшими частицами люминофора трех цветов - красного, зеленого и синего свечения. Три расположенных рядом частицы образуют триаду. Если рассмотреть в лупу экран, светящийся белым светом, мы увидим, что на самом деле светятся частицы трех цветов, которые сливаются в белый. Все остальные цвета получаются за счет триады и интенсивности их свечения, например если светится только красный и зеленый элемент триады, то мы видим желтый цвет. Для управления свечением отдельных элементов триады используются три электронных луча, обегающие все триады с частотой развертки. Что бы каждый луч попадал точно на свой элемент триады, над люминофорным покрытием экрана помещается специальная сетка, попадая на которую луч отклоняется точно на свой элемент триады.

В результате мы видим, что экран цветного монитора, в отличие от монохромного, где покрытие люминофором сплошное и однородное, имеет зернистую структуру. Размер этих «зерен» отвечает за то, насколько четким будет изображение - чем меньше «зерно», тем изображение четче и наоборот. Первые цветные мониторы имели размер «зерна» - 0, 42мм. С появлением графических режимов высокого разрешения использовать такие мониторы стало невозможно: мелкие детали, например, тонкие вертикальные полосы, стали рябить и переливаться всеми цветами радуги. Позже появились трубки с «зерном» 0,31мм, а затем и 0,28мм. Сегодня самое распространенное значение - 0,27мм, но в более дорогих моделях применяют трубки с еще меньшей зернистостью - 0,2-0,24мм.

LCD ( Liquid Crystal Display) - жидкокристаллические мониторы, сделаны из вещества, которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически, это жидкости, обладающие анизотропией свойств, связанных с упорядоченностью в ориентации молекул. Жидкие кристаллы были открыты давным-давно, но изначально они использовались для других целей. Молекулы жидких кристаллов под воздействием электричества могут изменять свою ориентацию и вследствие этого изменять свойства светового луча проходящего сквозь них. Основываясь на этом открытии и в результате дальнейших исследований, стало возможным обнаружить связь между повышением электрического напряжения и изменением ориентации молекул кристаллов для обеспечения создания изображения. Первое свое применение жидкие кристаллы нашли в дисплеях для калькуляторов и в кварцевых часах, а затем их стали использовать в мониторах для портативных компьютеров. Сегодня, в результате прогресса в этой области, начинают получать все большее распространение LCD - мониторы для настольных компьютеров.(см.Приложение 2)

LCD-дисплей не излучает, а работает как оптический затвор. Поэтому для воспроизведения изображения ему требуется источник света, который располагается позади LCD-панели. Время жизни внутреннего источника света TFT LCD-монитора зависит от его типа. Как правило, источники света для 15-дюймовых мониторов теряют около 50% первоначальной яркости за 20 000 часов.

К преимуществам LCD- мониторов можно отнести то, что они действительно плоские, а создаваемое на экранах изображение отличается четкостью и насыщенностью цветов. Отсутствие искажений на экране и массы других проблем, свойственных традиционным CRT-мониторам. Потребляемая и рассеиваемая мощность у LCD-мониторов существенно ниже, чем у СRT- мониторов. Далее приведена сводная таблица сравнения LCD-мониторов с активной матрицей CRT-мониторов. ( см. Приложение 3).

Разрешение монитора (или разрешающая способность) связана с размером отображаемого изображения и выражается в количестве точек по ширине (по горизонтали) и высоте (по вертикали) отображаемого изображения. Например, если говорят, что монитор имеет разрешение 640х480, это означает, что изображение состоит из 640х480=307200 точек в прямоугольнике, чьи стороны соответствуют 640 точкам по ширине и 480 точкам по высоте. Понятно, что разрешение должно соответствовать размеру монитора, иначе изображение будет слишком маленьким, чтобы его разглядеть. Возможность использования конкретного разрешения зависит от различных факторов, среди которых возможности самого монитора, возможности видеокарты и объем доступной видеопамяти, которая ограничивает число отображаемых цветов. ( cм.Приложение 4).

Выбор размера монитора жестко связан с тем, как используется компьютер: выбор зависит от того, какие приложения обычно используются, например, игры, использование текстового процессора, занятие анимацией, использование CAD и.т.д. на рынке традиционных CRT-мониторов под размером обычно понимают размер диагонали монитора, при этом размер видимой пользователем области экрана обычно несколько меньше, в среднем на 1”Э, чем размер трубки.

Тем, кто пользуется электронными таблицами, занимающими большую площадь и требуется одновременное использование нескольких документов, стоит остановить свой выбор на 17” мониторе с разрешением 1024х768, а лучше с разрешением 1280х1024.

Частота регенерации или обновления (кадровой развертки для CRT-мониторов) экрана - это параметр, определяющий, как часто изображение на экране заново перерисовывается. Частота регенерации измеряется в Hz (Герцах, ГЦ), где один Гц соответствует одному циклу в секунду. Минимально безопасной частотой кадров считается 75 Hz, при этом существуют стандарты, определяющие значение минимально допустимой частоты регенерации. Считается, что чем выше значение частоты регенерации, тем лучше, однако исследования показали, что при частоте вертикальной развертки выше 110 Hz глаз человека уже не может заметить никакого мерцания. В.Б.Попов. Основы компьютерных технологий. М.Финансы и статистика, 2002 г, С.124

Рассмотрим еще один вид мониторов. Газоразрядные или плазменные панели (PDP). Одной из перспективных разработок плоских дисплеев является плазменная панель, которая используется уже довольно давно, но потребляемая мощность и габаритные размеры дисплеев позволяли использовать их разве что на улице в качестве гигантских рекламных видеощитов. Теперь многие ведущие производители электроники имеют в своем ассортименте качественные плазменные дисплеи для профессионального и бытового применения. По качеству изображения и масштабным характеристикам современные плазменные мониторы не имеют себе равных.

Принцип работы плазменной панели состоит в управлении холодным разрядом разреженного газа (ксенона и неона), находящегося в ионизированном состоянии (холодная плазма). Рабочим элементом (пикселом), формирующим отдельную точку изображения, является группа из трех подпикселов, ответственных за три основных цвета соответственно. Каждый подпиксел представляет собой отдельную микрокамеру, на стенках которой находится флюоресцирующее вещество одного из основных цветов. Пикселы находятся в точках пересечения прозрачных управляющих хром-медь - хромовых электродов, образующих прямоугольную сетку.( см.приложение 5)

Для того чтобы «зажечь» пиксел, происходит приблизительно следующее. На два ортогональных друг другу электрода, питающий и управляющий, в точке пересечения, которых находится нужный пиксел, подается высокое управляющее переменное напряжение прямоугольной формы. Газ в ячейке отдает большую часть своих валентных электронов и переходит в состоянии плазмы. Ионы и электроны попеременно собираются у электродов по разные стороны камеры, в зависимости от фазы управляющего напряжения. Для «поджига» подаются синфазный импульс на сканирующий электрод, одноименные потенциалы складываются, вектор электростатического поля удваивает свою величину. Происходит разряд: часть заряженных ионов отдает энергию в виде излучения квантов света в ультрафиолетовом диапазоне (в зависимости от газа). В свою очередь флюоресцирующее покрытие, находясь в зоне разряда, начинает излучать свет в видимом диапазоне, который и воспринимает наблюдатель. 97% ультрафиолетовой составляющей излучения, вредного для глаз, поглощается наружным стеклом. Яркость свечения люминофора определяется величиной управляющего напряжения.

Достоинством плазменной панели являются следующие свойства. Как и в ЖК-панелях, в плазменных экранах отсутствуют мерцание изображения, несведение; картинка имеет одинаковую высокую четкость по всему рабочему полю; малая толщина панели (не более 6 дюймов), бытовые дисплеи можно вешать на стенку; прекрасная обзорность (под любым углом), высокая контрастность. А главное, что большеразмерные ЖК-панели создать пока трудно, а плазменные дисплей легко «масштабируются».

Но такие уникальные возможности плазменной панели обусловлены высокой потребляемой мощностью (в десятки раз больше, чем у вакуумных кинескопов, и в сотни, чем у ЖКД). К тому же плазменная панель пока имеет небольшой срок службы (5-10 лет) по сравнению с остальными конкурирующими технологиями.

В настоящее время для создания плоских дисплеев (Flat Panel Display, FPD) используются различные технологии и решения, хотя на рынке до сих пор доминируют жидкокристаллические экраны.

Как известно, технологии, которые применяются при создании современных дисплеев, условно могут быть разделены на две группы. К первой относятся устройства, основанные на излучении света, например традиционные, выполненные на базе электронно-лучевых трубок (ЭЛТ), и плазменные дисплеи PDP (Plasma Display Panel). Во вторую группу входят устройства трансляционного типа, в том числе и ЖК-мониторы. Устройства обеих групп имеют вполне определенные достоинства и недостатки. Если же говорить о будущем, то перспективные решения в области создания современных дисплеев действительно часто совмещают в себе особенности обеих технологий [9].

Принтер - устройство вывода информации на бумагу. Его название образовано от английского глагола to print-печатать.

Существуют разные типы принтеров. ( см.Приложение 6).

Типовой принтер работает аналогично электрической печатающей машинке. Достоинства: четкое изображение символов, возможность изменения шрифтов при замене типового диска. Недостатки: шум при печать, низкая скорость печать (т 30-40 зн/сек), невозможна печать графического изображения.

Матричные (игольчатые) принтеры - это самые дешевые аппараты, обеспечивающие удовлетворительное качество печати для широкого круга рутинных операций. Строка формируется за счет прохода по ней головки с вертикальным рядом иголок ( точнее, тонких цилиндров), которые бьются по красящей ленте и оставляют отпечаток, как пишущая машинка. Любой символ формируется на базе матрицы точек размером m х n. Символ в строке печатается за один проход печатающей головки при низком качестве печати - режим Draft (черновик), и за несколько проходов - при нормальном и высоком качестве печати. Этой особенностью матричных принтеров объясняется низкое быстродействие. Применяются матричные принтеры в сберкассах, в промышленных условиях, где необходима рулонная печать на книжках и плотных карточках. Достоинства: приемлемое качество печати при условии хорошей красящей ленты, возможности печать «под копирку». Недостатки: достаточно низкая скорость печати, особенно графических изображений, значительный уровень шума.

Более высокое качество печати обеспечивают струйные принтеры, которые особенно удобны для вывода цветных изображений. Принтеры по принципу печати похожи на матричные, только точки получаются не с помощью ударов иголок, а за счет «выстрелов» каплями чернил из вертикального ряда сопел в головке. Используются две головки- для черно-белой и для цветной печати. Применение чернил разного цвета дает сравнительно недорогое изображение приемлемого качества. Цветную модель называют CMYB(Саун-Мадента-Yellow-Black) по названиям основных цветов, образующих палитру: циан, пурпурный, желтый, черный. Струйные принтеры значительно меньше шумят. Скорость печати зависит от качества. Этот тип принтера занимает промежуточное накопление между матричными и лазерными принтерами.

Лазерные принтеры. В данных принтерах луч лазера создает изображение в половину страницы или целую страницу в виде наэлектризованных точек на специальном барабане. Эти точки притягивают красящий порошок, который потом переносится на бумагу при прокатывании барабана по листу. Затем лист нагревается, чтобы порошок въелся в бумагу, а барабан очищается для следующего листа. Имеет еще более высокое качество печати, приближенное к фотографическому. Они стоят намного дороже, однако скорость печати в 4-5 раз выше, чем у матричных и струйных. Недостатком лазерных принтеров является довольно жесткие требования к качеству бумаги - она должна быть достаточно плотной и не должна быть рыхлой, недопустима печать на бумаге с пластиковым покрытием и.т.д Особенно эффективны лазерные принтеры при изготовлении оригинал-макетов книг и брошюр, рекламных проспектов, деловых писем и материалов, требующих высокого качества. Они позволяют с большой скоростью печатать графики, рисунки. За последние годы, с одной стороны, стоимость лазерных принтеров снизилась, и теперь их все чаще можно встретить у «рядовых» пользователей. С другой стороны, струйные принтеры по качеству и другим возможностям неуклонно сближаются с лазерными.

Сублимационные принтеры. Эти принтеры специально используются для распечатки фотографий и обычно имеют небольшие размеры, поэтому не могут использоваться как универсальные. Изображение наносится на бумагу за счет испарения (сублимации) красителя со специальной пленки.

Красителем непрерывно покрывается вся рабочая часть бумаги, что повышает качество отпечатков. Особенно заметна разница на светлых участках, где сублимационная печать обеспечивает и плавность переходов, и хорошую проработку деталей. У других классов принтеров в таких местах будут только редкие точки (для осветления) и, соответственно, плохая проработка мелких деталей.

Достоинством этих принтеров является высокое качество, особенно на светлых участках изображения.

К недостаткам следует отнести: невозможность печатать текстовые документы (из-за ограниченных размеров бумаги и ее дороговизны); высокую цену принтера (за счет сложности конструкции) и расходных материалов.

Принтеры на светодиодах. В данных принтерах метод нанесения отпечатков схож с методом, используемым в лазерных принтерах, только единицей обработки является строка, чей наэлектризованный образ создает ряд светодиодов. По сравнению с лазерными принтерами, эти принтеры более простые и дешевые, так как не нужна сложная оптическая система для управления лазерным лучом. Кроме того, они существенно меньше электризуют воздух.

К недостаткам относится трудность реализации цвета. Принтеры разработаны сравнительно недавно японской компанией Oki.

2.3 Устройства ввода информации

Внешние устройства составляют до 80% стоимости ЭВМ и оказывают значительное влияние на характеристики машины в целом.

Одним из устройств ввода информации является клавиатура (клавишное устройство) реализует диалоговое общение пользователя с ЭВМ:

· ввод команд пользователя, обеспечивающих доступ к ресурсам ЭВМ;

· запись, корректировку и отладку программ;

· ввод данных и команд в процессе решения задач.

Центральную часть клавиатуры обычно занимают клавиши букв латинского и русского алфавита, служебных знаков (!, « ,^, % и др), а также цифровые клавиши. В большинстве случаев одна клавиша используется для ввода нескольких разных знаков, причем переход между ними производится за счет одновременного нажатия соответствующей клавиши и одной и/или двух служебных функциональных клавиш (обычно - клавиш Shift, Alt, Ctrl). В большинстве моделей клавиатуры с правой стороны размещается дополнительная цифровая клавиатура, что создает удобства при необходимости частого ввода чисел. По периферии клавиатуры размещаются служебные функциональные клавиши: Enter, Del, Esc, Insert, Tab и др., а также «программируемые» функциональные клавиши (F1-F12). Функциональные клавиши в программах выполняют в основном специальные операции. К примеру, клавиша Esc обычно означает «отмену» или «возврат», клавиша Insert «вставку» и.т.п. Назначение программируемых функциональных клавиш (F1-F12) более гибко: оно, как правило, определяется в соответствующих программах и приводится в их документации. Служебные клавиши (Shift, Alt, Ctrl) и индикаторы режимов (Print Screen, Caps Lock, Break) служат для переключения назначения алфавитно-цифровых клавиш, вывода «образа экрана дисплея» на принтер, изменения режима работы и прерывания программ. Клавиши управления ( <, >,^) необходимы для позиционирования курсора на экране дисплея. Ряд клавиш обеспечивают перемещение курсора в начальную или конечную позицию на строке экрана дисплея ( Home End), а также страницу вперед или назад (PgUp, PgDn). (см.Приложение 5) Клавиатура ЭВМ передает МП не код символа, а порядковый номер нажатой клавиши и продолжительность времени каждого нажатия. Интерпретация смысла нажатой клавиши выполняется программным путем. Таким образом, кодировка клавиши оказывается независимой от кодировки символов, что значительно упрощает работу с клавиатурой. ( см.Приложение 7)

Наряду с клавиатурой также важнейшим средством ввода является мышь. Мышь - манипулятор для ввода информации в компьютер.

С начала триумфального шествия Windows мышь стала необходимой для эффективной работы на ПК с соответствующим программным обеспечением. Собственно по этой причине мышь и относится к стандартной поставке полной системы и уже давно не считают «экзотическим» периферийным устройством. С помощью мыши нельзя вводить в ПК серии команд. Однако именно это и явилось отправной точкой для развития удобного графического интерфейса пользователя. А.Я.Савельев. Основы информатики. М., 2001, С.45

Назначение графических оболочек - это возможность инициализации многих команд без длинного ввода их с клавиатуры. Выбор, щелчок (или двойной щелчок) на объекте в виде пиктограммы, символа или пункта меню делает клавиатуру менее нужной. Естественно, что ее нельзя полностью заменить в приложениях, требующих ввода данных с клавиатуры, например, текста.

Для нормальной работы с мышью необходима не только сама мышь как инструмент. Для оптимального функционирования мышь должна передвигаться по плоской поверхности. Обычно применяются специальные коврики, так называемые Mouse Pad. Указатель мыши на экране движется синхронно с движением мыши по коврику.

Устройством ввода мыши являются находящиеся на ней клавиши. Большинство мышей имеют по две клавиши, а специальные модели имеют уже больше трех клавиш.

Функциональное назначение клавиш различно и зависит от выполняемого приложения. Общим правилом является то, что при указании на объект, например пиктограмму, объект становится управляемым. В этом случае при щелчке левой клавишей мыши объект помечается (выделяется). Если теперь, не отпуская левой клавиши, перемещать мышь, то объект будет перемещаться на экране. При двойном щелчке левой клавишей мыши на этом объекте он активизируется.

Основные характеристики. Разрешение. Качество мыши очень сильно зависит от типа ее конструкции, поскольку она, как и все механические устройства, подвергается изнашиванию.

Но наряду с этим качество мыши зависит от ее разрешения. Разрешение мыши измеряется в dpi (dot per inch - число точек на дюйм). Хотя более правильно было бы измерять его в cpi (count per inch - число отсчетов на дюйм), так как электронная схема мыши пересчитывает в импульсы расстояние, которое прошла мышь. Если мышь имеет разрешение 1500 dpi и вы передвигаете ее на 1 дюйм вправо, то привод мыши получает через микроконтроллер информацию о смещении на 1500 единиц вправо. Драйвер мыши рассчитывает эту информацию и усредняет ее в зависимости от графического разрешения монитора для позиционирования курсора на экране. При этом не существенно, двигалась ли мышь быстро или медленно.

Баллистический эффект. Зависимость точности позиционирования мыши от скорости ее перемещения определяется так называемым баллистическим эффектом. Этот эффект можно варьировать на всех качественно улучшенных мышках. При коротких перемещениях мыши уменьшается баллистический эффект скорости, что ведет к увеличению точности позиционирования указателя мыши, если вы, например, работаете в графической программе с маленькими деталями. Во время движений, при которых мышь проходит относительно большое расстояние, например при перемещении между окнами редактирования и линейкой инструментов, курсор соответственно будет двигаться быстрее.

Нормальное разрешение мыши лежит в диапазоне от 200 до 900 dpi. Мышь с разрешением более чем 1000 dpi позволяет очень точно вести и позиционировать курсор, при этом точность, естественно, зависит от выбранного разрешения экрана монитора.

Мыши, подключаемые в последовательный порт ( Serial Mouse)

Название Serial (последовательные) имеет отношение к виду и способу передачи данных. Информация о перемещении и состоянии клавиш мыши передается в ПК через последовательных порт. Для такой мыши нужен COM-порт и соответствующее прерывание (IRQ). Обычно это порт COM1 с прерыванием IRQ4 или порт COM2 с прерыванием IRQ3.

Мыши, подключаемые через порт PS/2.

Мыши, подключаемые через специальный порт PS/2, пользуются в настоящее время наибольшей популярностью.

Мышь, использующая системную шину (Bus Mouse).

Bus Mouse - мышь, которая использует системную шину. По этой причине обычно в комплект ее поставки входит 8-разрядная карта расширения, которая устанавливается в свободный слот и в тыльную часть которой подключается мышь при помощи стандартного 9-контактного разъема. Большинство компьютеров типа Laptop и Notebook (а также модели ПК с корпусом ATX) имеют встроенные порты для Bus Mouse.

Оптическая мышь. Оптическая мышь посылает луч на специальный коврик. Этот луч после отражения от коврика поступает в мышь и анализируется электроникой, которая в зависимости от типа полученного сигнала устанавливает направления движения мыши, основываясь либо на углах падения света, либо на специальной подсветке.

Преимущество такой мыши в достоверности и надежности. Уменьшение количества механических узлов приводит к увеличению ее срока службы. Внутреннее устройство мыши не загрязняется. Недостаток заключается в том, что коврик для оптической мыши также должен быть специальным. При повреждении его поверхности или износе покрытия мышь производит на мониторе хаотичное перемещение курсора.

Инфракрасные мыши. «Крестными отцами» инфракрасной мыши стали дистанционно управляемые телевизоры, видеомагнитофоны и .т.д. Рядом или на компьютере установлен приемник инфракрасного излучения, который кабелем соединяется с ПК. Движение мыши регистрируется при помощи уже известной механики и пересчитывается в инфракрасный сигнал, который затем передается на приемник.

Преимущество свободного передвижения несколько снижается имеющимся при этом недостатком. Для безупречной передачи инфракрасного сигнала всегда должен быть установлен «зрительный» контакт между приемником и передатчиком.

Нельзя загораживать излучатель такой мыши книгами, теплопоглощающими или другими материалами, так как при малой мощности сигнала мышь будет не в состоянии передать сигнал на ПК.

Инфракрасные мыши оборудуются аккумулятором или обычной батарейкой. Следует помнить, что эти аккумуляторы не подзаряжаются, как аккумуляторные батареи на материнской плате. Поэтому мы рекомендуем использовать долгоживущие литиевые батареи.

Радиомыши. Более интересной альтернативой является передача информации от мыши посредством радиосигнала. Такая техника используется в мышах Logitech. При этом необходимость в зрительном контакте между приемником и передатчиком отпадает.

Сканер - устройство для ввода информации с бумаги в компьютер.

Сканер служит для ввода в ЭВМ цветного или черно-белого изображения с бумаги или пленки и т.п. С помощью элементов CCD оригинал построчно сканируется. Аналого-цифровым преобразователем аналоговый сигнал преобразуется в цифровой вид и далее передается в ПК для последующей обработки.

Спецификации сканеров сильно зависят от областей применения. Для быстрого сканирования черно-белых документов достаточно ручного сканера, а для работ, связанных с оптическим распознаванием текста, или профессионального сканирования графики следует применять качественный стационарный планшетный сканер, использовать профессиональное программное обеспечение, например программы обработки изображений Photostyler, Photoshop и др.

Черно-белые и цветные сканеры. В простейшем случае сканер опознает только два значения - черное и белое. Для чтения штриховых кодов подобного режима вполне достаточно. При соответствующей ширине оригинала при помощи ручного сканера с разрешением 300-400 dpi можно добиться вполне приемлемых результатов.

Существует два метода передачи оттенков серого цвета.

Первый метод (halftone) основан на том, что сканируемое изображение растрируется, т.е каждой точке изображения сопоставляется матрица определенного размера, состоящая из черных и белых точек, комбинация которых зрительно и образует полутон. Чем больше в матрице черных точек, тем фрагмент изображения кажется более темным, и наоборот. Подобный метод применяется не только при сканировании, но и для представления изображения на экране монитора при печати на принтере.

Второй метод (gray scale) заключается в том, что в каждой точке изображения происходит измерение уровня серого цвета и полученное значение кодируется в определенном диапазоне, например, сканер может передавать 256 градация серого цвета. Сканеры, применяющие этот метод, работают более эффективно.

Преобразование цветного оригинала в цифровой вид для ввода в ПК основано на аддитивном сложении цветов (модель RGB), т.е любое цветное изображение представляется в виде смешения трех цветов - красного (Red), зеленого (Green), синего (Blue).

Технически это реализуется следующим образом.

· При сканировании цветной оригинал освещается не белым светом, а последовательно красным, зеленым и синим (с помощью специального RGB-фильтра). Сканирование осуществляется последовательно для каждого цвета. После троекратного сканирования производится предварительная обработка введенной информации и передача сканированного изображения в ПК. Поскольку этот метод требует троекратного прохода сканирующего элемента, то реализуется только в планшетных сканерах (например, фирмы Microtec).

· В процессе сканирования цветной оригинал освещается белым светом, отраженный свет попадает на CCD-матрицу через систему специальных фильтров, которые разлагают белый свет на три компонента: красный, зеленый и синий. CCD-матрица имеет три линейки фотоэлементов, каждая из которых воспринимает только «свой цвет». Далее происходит предварительная обработка информации для ввода в ПК. Подобная технология реализуется в сканерах таких фирм, как Hewlett-Packard, Richon и др. При сканировании цветного оригинала следует помнить о том, что качество сканирования пропорционально объему информации, вводимой в ПК. Сканирование с разрешением 800 dpi и 24-битной глубиной цвета (TrueColor) потребуется несколько мегабайт свободного места на винчестере.

Ручной сканер. Ручные сканеры - это приборы, которые стоят относительно дешево. Они не занимают много места и удобны для оперативного сканирования изображений из толстых книг и журнальных подшивок.

Основной проблемой при использовании ручного сканера является процесс сканирования оригинала. Вы должны сами перемещать сканер по оригиналу документа, а поэтому для получения хорошего результата необходимы долгие тренировки и твердая рука. Имеются различные способы получения удовлетворительных результатов подобного сканирования.

· Можно воспользоваться подручными (соответственно механическими) вспомогательными средствами, чтобы вести сканер по прямой линии, например рейкой или твердой книгой. Кроме того, в продаже имеются специальные планшеты для сканирования ручным сканером.

· Обычно ручные сканеры оснащены LED-индикатором, который сигнализирует светом, если вы перемещаете сканер слишком быстро.

В принципе, чем выше выбранное разрешение сканера, тем точнее должен быть процесс сканирования и тем дольше сканер должен перемещаться по оригиналу. Но это также означает, что чем дольше длится сканирование, тем сложнее достичь высокого качества.

Следующий недостаток ручного сканирования заключается в ширине полосы сканирования. Почти все ручные сканеры могут сканировать оригиналы шириной 100-105 мм. Для маленьких фотографий или рисунков этого может быть достаточно. Однако уже при сканировании текста, который обычно имеет формат А4 (с шириной 210 мм), возникают проблемы, связанные с тем, что ручной сканер за один проход может считать только половину документа.

Оригинал, который шире рабочего поля сканера, можно сканировать только за два прохода, а третьим этапом явится объединение результатов подобного сканирования в один общий документ на мониторе. Из-за неточностей ручного сканирования возникают искажения, которые при дальнейшей обработке документа не позволяют получить его в неискаженном виде без потери качества.

Обычный ручной сканер работает с разрешением 300-400 dpi. Технически это означает, что при разрешении 400 dpi должно иметься 400 CCD-сенсоров.

Барабанные сканеры. Родоначальником среди сканеров является барабанный сканер. Оригинал, монтируемый на барабане, освещается источником света, а фотосенсоры переводят отраженное излучение в цифровые значения. Современные барабанные сканеры применяются только в профессиональной типографской деятельности.

Листовые сканеры. Стремление к миниатюризации аппаратных средств в области ПК привело к появлению на рынке листовых сканеров, являющихся «младшими братьями» барабанных сканеров.

Основное отличие листовых сканеров от планшетных и ручных заключается в том, что при сканировании линейка, на которой расположены CCD- элементы, остается неподвижной, а лист протягивается относительно нее с помощью валиков.

Ширина сканируемого оригинала составляет, как правило, ширину листа формата А4, а длина неограниченна и определяется мощностью ПК (CPU, RAM, объем винчестера).

В соответствии с технической реализацией процесса сканирования габаритные размеры листовых сканеров невелики: высота и длина составляют 10-15 см, а ширина несколько превышает формат А4.

В некоторых моделях листовых сканеров предусмотрена возможность сканирования путем перемещения сканера по поверхности вводимого изображения. Подобные сканеры оборудованы колесиками, которые вращаются с помощью электродвигателя и заставляют сканер медленно «ползти» по оригиналу.

Планшетные сканеры. Планшетный сканер вполне приемлем для профессионального сканирования. В нем устранены основные недостатки ручного сканера. Оригинал располагается в сканере на стеклянном листе, под которым головка чтения с CCD-сенсорами сканирует построчно документ с равномерной скоростью.

Обычно сканер может обрабатывать документы форматов до А4 включительно (имеются модели, позволяющие сканировать и оригиналы формата А3 и более).

С помощью специальных устройств освещения (слайд - приставки) также можно сканировать диапозитивы и негативы.

Сканеры можно разделить на три группы: для дома и малого офиса, для бизнеса и профессиональные.

Устройства для дома и офиса - это цветные планшетные сканеры с разрешением 300 точек на дюйм. Основными пользователями данной группы являются студенты, переводчики, работающие на дому, люди, использующие сканеры в составе домашней настольно-издательской системы или для автоматизации домашнего делопроизводства. Цена - от 200 до 400 долл.

Сканеры для бизнеса обычно используются в офисах для подготовки презентаций, цветных документов. Если я нахожусь в командировке и у меня есть фотографии, то для подготовки отчета я могу применить сканер и на выходе получить цветные документы или материалы для презентации. Эти сканеры имеют обычно разрешение 400 точек на дюйм и глубину цвета 24 или 30 разрядов. Они стандартно комплектуются дополнительным оборудованием - устройствами для автоматической подачи документов и для сканирования слайдов. Их ценовой диапазон - от 400 до 750 долл.

И наконец, цветные планшетные сканеры общего назначения повышенного качества. Их разрешения и цветопередачи может не хватать для использования в полиграфии, но они вполне пригодны для решения дизайнерских, архитекторских и конструкторских задач.

Это сканеры со стандартным разрешением 600 точек на дюйм, глубиной цвета 24, 30 и даже 36. Диапазон цен - от 800 до 1100 долл.

Но уже есть тенденции к развитию и смене стандартов. Скорее всего, через год-два сканер для дома или малого офиса будет иметь разрешение 600 точек на дюйм при глубине цвета 30 разрядов.

В то же время разрешение бизнес -сканеров поднимется до 800 точек на дюйм, а разрядность кодирования цвета - до 30. Для третьей группы сканеров стандартным станет разрешение 1200 точек на дюйм, а глубина цвета - 36 разрядов. Таков наш прогноз. Возможно, он сбудется в течение 2-2, 5 лет. Ценовой диапазон у первых двух групп не изменится, а у третьей поднимется чуть выше.

Самым универсальным сканером является офисный сканер среднего класса и ценой порядка 500 долл. Это центр того, о чем мы сейчас говорим. Устройство может сканировать как документы, слайды, так и штрих - коды и отпечатки пальцев. Оно может иметь устройство автоматической подачи. В общем, в нем - все, что должен делать сканер. Этот тип как бы в центре рынка. Если нужны более дешевые изделия, то мы можем обратиться к ручным сканерам. Если мы имеем дело с полиграфией, то для нас существуют сканеры, которые хоть и не могут обрабатывать слайды, но зато имеют очень высокое разрешение. Или, скажем, барабанные сканеры колоссальной производительности и высокого разрешения. А еще существуют документные сканеры, которые работают только с черно-белым изображением. Они решают свою конкретную задачу.

Интересно, что великолепная система по считыванию отпечатков пальцев, мощный документный сканер и барабанный высокой производительности для сканирования слайдов стоят примерно одинаково - около 100 тыс. долл.

Для потребителя очень важна укомплектованность сканера ПО. Как он работает с приложениями? Есть ли TWAIN-модуль? Это очень важно.

Фирма Seiko Epson выпустила новый TWAIN-драйвер, который помогает решить проблемы калибровки системы сканер-монитор-принтер. Для того чтобы откалибровать систему, необходимо сделать распечатку специального изображения на принтере, затем отсканировать его и нажать несколько клавиш. На этом процесс заканчивается. Постигнуть многие секреты может любой, купивший сканер Epson.

Стандартом становится сегодня и SCSI-интерфейс сканера. И все фирмы бесплатно включают в комплект соответствующие адаптеры. Например, HP поставляет специальный адаптер, предназначенный только для сканера, Epson - универсальную плату, к которой можно подключить еще четыре других периферийных устройства. Существуют весьма небольшие различия между комплектами ПО: в один входит, например, Stylus, в другой не входит. В принципе, все стандартно. А.С.Сеннов « Курс практической работы на ПК » - СПб.; БХВ- Петербург, 2005 г, С.112

Сканер достаточно полно можно охарактеризовать тремя параметрами: это оптическая разрешающая способность, глубина цвета и диапазон оптических плотностей. Сканеры, которые называются планшетными стоят порядка 40 тыс. долл. Это сканеры для профессиональной работы в полиграфии.

На домашних и на офисных сканерах тоже можно получать отличные результаты. И хотя они не всегда подходят для полиграфии, для большинства других применений вполне достаточны.

Результат работы на наших сканерах во многом зависит от того, насколько хорошо человек разбирается в принципах сканирования, в ПО.

Фирма Kodak производит промышленные сканеры ротационного типа, создающие черно-белое изображение. Сканеры фирм Epson, создают файл размером доходящий порой до 100 Мбайт. Сканеры фирмы Kodak предназначены для крупных организаций, где требуется ввод тысяч документов в день. И если их электронные образы будут занимать по 100 Мбайт, то результат для этой организации окажется плачевным. Поэтому они не используют цвет, хотя цвет - это полезно. Информацию сжимают в формате tiff, и в итоге файл имеет размер 15-20 Кбайт в зависимости от качества.

Аналогичные устройства предлагают и другие изготовители - BankTeck, которую представляет "ПроСофт", Fujitsu и др.

Сейчас компании - производители промышленных сканеров стали поставлять готовые решения - программное и аппаратное обеспечение, с помощью которого можно не только получить электронный образ документа, но и поставить ему в соответствие, например, запись в базе данных.

Для системных интеграторов очень важна комплектация профессиональных сканеров, есть ли у них надпечатка на обрабатываемом документе или нет. Важно, умеет ли сканер превращать изображение с полутонами в черно-белое, сохранив все нужные детали. Быстрые сканеры должны уметь это делать в своем процессоре "на лету". И хотя они имеют разрешение всего 200 точек, именно с таким разрешением лучше всего работают системы распознавания. Распространенное заблуждение - для распознавания нужно разрешение 400 точек на дюйм. В системах потокового ввода переход с 200 на 400 точек на дюйм уменьшает скорость в три раза!

Вершину пирамиды качества сканирования традиционно занимают барабанные сканеры. Однако новое поколение планшетных сканеров старшего класса стремительно сокращает отставание от лидеров. Операторы, уставшие от рутинной (а иногда и грязной) процедуры монтажа оригиналов на цилиндрах барабанных сканеров, все чаще вместо барабанных устройств начального уровня используют дорогие планшетные сканеры. Работать с ними проще, да и быстрее, а по таким характеристикам, как разрешение (до 5000 dpi) и динамический диапазон, лучшие планшетные сканеры практически сравнялись с недорогими барабанными.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современные масштабы и темпы внедрения средств автоматизации управления в народном хозяйстве с особой остротой ставит задачу проведения комплексных исследований, связанных со всесторонним изучением и обобщением возникающих при этом проблем как практического, так и теоретического характера. В последние годы возникает концепция распределенных систем управления народным хозяйством, где предусматривается локальная обработка информации. Для реализации идеи распределенного управления необходимо создание для каждого уровня управления и каждой предметной области автоматизированных рабочих мест (АРМ) на базе профессиональных персональных ЭВМ. Анализируя сущность АРМ, специалисты определяют их чаще всего как профессионально-ориентированные малые вычислительные системы, расположенные непосредственно на рабочих местах специалистов и предназначенные для автоматизации их работ. Для каждого объекта управления нужно предусмотреть автоматизированные рабочие места, соответствующие их функциональному назначению. Однако принципы создания АРМ должны быть общими: системность, гибкость, устойчивость, эффективность. Согласно принципу системности АРМ следует рассматривать как системы, структура которых определяется функциональным назначением. Принцип гибкости означает приспособляемость системы к возможным перестройкам благодаря модульности построения всех подсистем и стандартизации их элементов. Принцип устойчивости заключается в том, что система АРМ должна выполнять основные функции независимо от воздействия на нее внутренних и внешних возможных факторов. Это значит, что неполадки в отдельных ее частях должны быть легко устранимы, а работоспособность системы - быстро восстановима. Эффективность АРМ следует рассматривать как интегральный показатель уровня реализации приведенных выше принципов, отнесенного к затратам по созданию и эксплуатации системы.

Функционирование АРМ может дать численный эффект только при условии правильного распределения функций и нагрузки между человеком и машинными средствами обработки информации, ядром которых является ЭВМ. Лишь тогда АРМ станет средством повышения не только производительности труда и эффективности управления, но и социальной комфортности специалистов.

Задачей аппаратного обеспечения АРМ является повышение физического комфорта пользователя путем согласования физических возможностей системы и человека. Техническую основу для централизованной сети АРМ могут составлять большие, средние и малые электронно-вычислительные машины. Однако наиболее распространенными техническими средствами, используемыми в качестве базовых, являются персональные компьютеры.