Техническая база информатики. Аппаратные платформы и операционные системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники

Курсовая работа

Техническая база информатики. Аппаратные платформы и операционные системы

Выполнила студентка:

Балюбаш Елена Васильевна

Минск, 2013 год



Содержание

Введение

1. Современная информатика

1.1 Информационные технологии

1.2 Составляющие информационной технологии

2. CD-ROM и его применения

2.1 Что такое компакт диск

2.2 Как изготавливают компакт-диски

2.3 Как устроен привод CD-ROM

3. Принтеры

3.1 Матричный (игольчатый) принтер

3.2 Струйный принтер

3.3 Лазерный принтер

Заключение

Список литературы



Введение

Информатика как понятие прочно вошла в нашу жизнь, стала одним из синонимов научно-технического прогресса. Слово это появилось в начале 60-х годов XX века во французском языке для обозначения автоматизированной обработки информации в обществе.

Информатика (от французского information - информация и automatioque - автоматика) - область научно-технической деятельности, занимающаяся исследованием процессов получения, передачи, обработки, хранения, представления информации, решением проблем создания, внедрения и использования информационной техники и технологии во всех сферах общественной жизни - одно из главных направлений научно-технического прогресса.

В некоторых более кратких определениях информатика трактуется как особая наука о законах и методах получения и измерения, накопления и хранения, переработки и передачи информации с применением математических и технических средств. Однако все имеющиеся определения отражают наличие двух главных составляющих информатики - информации и соответствующих средств ее обработки. Бытует и такое, самое краткое определение: информатика - это информация плюс автоматика.

Объектом изучения информатики не является содержание конкретной научно-информационной деятельности, которой должны заниматься специалисты в соответствующих отраслях науки и техники. Она изучает внутренние механизмы реферирования документов на естественных языках, разрабатывает общие методы такого реферирования.



1. Современная информатика

Современная информатика исследует группы основных вопросов:

- технические - связанные с изучением методов и средств надежного сбора, хранения, передачи, обработки и выдачи информации;

- семантические - определяющие способы описания смысла информации, изучающие языки ее описания;

- прагматические - описывающие методы кодирования информации;

- синтаксические - связанные с решением задач по формализации и автоматизации некоторых видов научно-информационной деятельности, в частности индексирование, автоматическое реферирование, машинный перевод.

Основная задача информатики заключается в определении общих закономерностей, в соответствии с которыми происходит создание научной информации, ее преобразование, передача и использование в различных сферах деятельности человека. Прикладные задачи заключаются в разработке эффективных методов и средств осуществления информационных процессов, в определении способов оптимальной научной коммуникации с широким применением технических средств. Информатика входит в состав более общей науки кибернетики, изучающей общую теорию управления и передачи информации.

Основное свойство кибернетики заключается в том, что она пригодна для исследования любой системы, которая может записывать, накапливать, обрабатывать информацию, благодаря чему ее можно использовать в целях управления.

Современную информатику составляют три направления:

1) разработка методов и алгоритмов автоматизированного сбора, хранения, поиска и передачи информации;

2) разработка методов и алгоритмов обработки и преобразования информации;

3) разработка технологии и электронно-вычислительной техники, позволяющих развивать первые два направления.

Современная информатика сложилась в недрах математики и кибернетики, системотехники и электроники, логики и лингвистики. Основные научные направления информатики образуют такие дисциплины, как теоретические основы вычислительной техники, статистическая теория информации, теория вычислительного эксперимента, алгоритмизация, программирование и искусственный интеллект.

Прикладная информатика обслуживает науку, технику, производство и другие виды человеческой деятельности путем создания и передачи в общество информационной технологии.

Компьютерная информационная технология включает в себя последовательное выполнение определенных этапов работы с информацией. Подготовительные этапы выполняются непосредственно человеком, исполнительные - машиной или машиной с участием человека (диалоговые режимы работы ЭВМ). На подготовительных этапах осуществляется содержательный и формализованный анализ решаемой задачи, выбор метода и математической модели ее решения. Определяется последовательность и порядок решения, его алгоритмическое описание, составляются программы на каком-либо доступном для машины языке. Затем программы вводятся в ЭВМ, отлаживаются, редактируются и записываются для хранения на внешних носителях.

Содержание исполнительных этапов зависит от характера задачи и типа используемой ЭВМ. Оно сводится к автоматическому выполнению программы, причем часть программы может выполняться с участием человека. Завершающим этапом является анализ, оценка полученных результатов для их практического использования и совершенствования разработанных алгоритмов и программ.

Содержание подготовительных этапов существенно упрощается, если имеются готовые программы, соответствующие характеру решаемых задач. Тогда основная часть работы - операции с данными: их отбор, ввод в ЭВМ, формирование массивов данных и др.

Вызов программы и ее выполнение осуществляются в соответствии с инструкциями по эксплуатации данной ЭВМ.

Характерной чертой современных компьютеров является то, что преобладающая их часть (по данным специалистов, до 80%) используется не для решения вычислительных задач, а для разнообразной обработки информации. Это обработка текстов, выполнение графических работ, накопление и оперативная выдача разнообразных данных, программное предъявление информации в процессе компьютерного обучения, автоматизированный контроль знаний и др.

Любой компьютер, каким бы совершенным он ни был, является продуктом человеческого разума и реализует лишь запрограммированные человеком действия. Говорят: «Автоматизировать можно все, что программируется, однако не все можно запрограммировать». По мнению специалистов, даже «чесательный» рефлекс собаки во всех деталях формализовать весьма сложно. Поэтому разумность диалога компьютера с человеком всегда ограничена рамками возможностей формальной логики, степенью учета в программе типовых, лежащих на поверхности жизненных ситуаций.

Современные ЭВМ не настолько совершенны, чтобы понимать программы, составленные на какой-то употребляемом человеком языке, поэтому команды, предназначенные машине, необходимо записывать в понятной форме.

С этой целью применяют искусственные языки, называемые алгоритмическими, или языками программирования.

Алфавит, словарный запас и структура этих языков выбираются таким образом, чтобы они были одинаково удобны как человеку, работающему с программой, так и ЭВМ, которая должна легко расшифровывать и выполнять задаваемую программой последовательность команд. Следовательно, язык программирования можно читать средством общения между человеком и машиной. К настоящему времени создано немало алгоритмических языков для описания задач различных классов. Универсальные языки объединяют в себе несколько задач.

1.1 Информационные технологии

Приведем определение технологии вообще. Технология - это комплекс научных и инженерных знаний, реализованных в приемах труда, наборах материальных, технических, энергетических, трудовых факторов производства, способах их соединения для создания продукта или услуги, отвечающих определенным требованиям.

Поэтому технология неразрывно связана с машинизацией производственного или непроизводственного, прежде всего управленческого процесса. Управленческие технологии основываются на применении компьютеров и телекоммуникационной техники.

Согласно определению, принятому ЮНЕСКО, информационная технология - это комплекс взаимосвязанных научных, технологических, инженерных дисциплин, изучающих методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации.

Это также комплекс дисциплин, изучающих вычислительную технику и методы организации и взаимодействия с людьми и производственным оборудованием, их практические приложения, а также связанные со всем этим социальные, экономические культурные проблемы. Сами информационные технологии требуют сложной подготовки, больших первоначальных затрат и наукоемкой техники. Их введение должно начинаться с создания математического обеспечения, формирования информационных потоков в системах подготовки специалистов.



1.2 Составляющие информационной технологии

Используемые в производственной сфере такие технологические понятия, как норма, норматив, технологический процесс, технологическая операция и т. п., могут применяться и в информационной технологии. Прежде чем разрабатывать эти понятия в любой технологии, в том числе и в информационной, всегда следует начинать с определения цели. Затем следует попытаться провести структурирование всех предполагаемых действий, приводящих к намеченной цели, и выбрать необходимый программный инструментарий.

Необходимо понимать, что освоение информационной технологии и дальнейшее ее использование должны свестись к тому, что нужно сначала хорошо овладеть набором элементарных операций, число которых ограничено. Из этого ограниченного числа элементарных операций в разных комбинациях составляется действие, а из действий, также в разных комбинациях, составляются операции, которые определяют тот или иной технологический этап.

Совокупность технологических этапов образует технологический процесс (технологию). Он может начинаться с любого уровня и не включать, например, этапы или операции, а состоять только из действий. Для реализации этапов технологического процесса могут использоваться разные программные среды.

Информационная технология, как и любая другая, должна отвечать следующим требованиям:

- обеспечивать высокую степень расчленения всего процесс - G обработки информации на этапы (фазы), операции, действия;

- включать весь набор элементов, необходимых для достижения поставленной цели;

- иметь регулярный характер. Этапы, действия, операции технологического процесса могут быть стандартизированы и унифицированы, что позволит более эффективно осуществлять целенаправленное управление информационными процессами.

Реализация технологического процесса материального производства осуществляется с помощью различных технических средств, к которым относятся оборудование, станки, инструменты, конвейерные линии и т. п.

По аналогии и для информационной технологии должно быть нечто подобное. Такими техническими средствами производства информации будет являться аппаратное, программное и математическое обеспечение этого процесса. С их помощью производится переработка первичной информации в информацию нового качества. Выделим отдельно из этих средств программные продукты и назовем их инструментарием, а для большей четкости можно его конкретизировать, назвав программным инструментарием информационной технологии.

В качестве инструментария можно использовать следующие распространенные виды программных продуктов для персонального компьютера: текстовый процессор (редактор), настольные издательские системы, электронные таблицы, системы управления базами данных, электронные записные книжки, электронные календари, информационные системы функционального назначения (финансовые, бухгалтерские, для маркетинга и пр.), экспертные системы и т. д.



2. CD-ROM и его применения

2.1 Что такое компакт диск

Компакт-диски были изобретены в 1980 г., инженерами фирм Sony и Philips. Первоначально компакт-диски использовались для записи аудио-фонограмм. Стандарт аудиодисков называется CD-DA (Compact Disk - Digital Audio, компакт-диск - цифровой звук). Главное преимущество компакт-диска перед традиционными носителями звука (грампластинки, магнитная лента) состоит в необычайно высоком качестве звучания при воспроизведении фонограмм. При проигрывании компакт-дисков считывающим устройством является лазерный луч, а следовательно, между ним и диском нет механического контакта. Поэтому в воспроизводимой фонограмме полностью отсутствуют посторонние шумы, шуршанье и треск, свойственные обычным грампластинкам.

С развитием компьютерной техники компакт-диски стали использовать в качестве устройства для хранения информации. Такие диски получили название CD-ROM (Compact Disk - Read-Only Memory, компакт-диск - постоянное запоминающее устройство). С точки зрения физического устройства CD-ROM диск полностью идентичен звуковому CD-DA-диску и отличается лишь логической структурой дорожки (дорожек).

Стандартный компакт-диск (CD) состоит из трех слоев: основы, отражающего и защитного.

Основа выполнена из прозрачного поликарбоната, па котором методом прессования сформирован информационный рельеф. Поверх рельефа напыляется металлический отражающий слой (алюминий, золото, серебро, другие металлы и сплавы).

Отражающий слой покрывается сверху защитным слоем поликарбоната или нейтрального лака - так, чтобы вся металлическая поверхность была защищена от контакта со внешней средой. На защитный слой наносят надписи и рисунки (методом шелкографии специальной химически нейтральной краской). Общая толщина диска - 1.2 мм.

Информация записана на диск в виде спиральной дорожки, идущей от центра к краю диска, на которой расположены углубления (так называемые питы). Информация кодируется чередованием питов (условно - логической 1) и промежутков между ними (условно - логических 0). Расстояние между витками дорожки выбирается от 1.4 до 2 мкм, стандарт определяет расстояние в 1.6 мкм. Информация на диске закодирована помехоустойчивым кодом Рида - Соломона с использованием чередования - так что мелкие сбои при чтении дорожки никак не отражаются на достоверности считанной информации. Дорожка может быть непрерывной ЛУ. СО делиться на фрагменты.

2.2 Как изготавливают компакт-диски

Производство компакт-дисков чем-то напоминает выпуск грампластинок, поскольку в обоих случаях используется метод штамповки или прессования.

Основной способ изготовления дисков - прессование с матрицы. Эталонный диск изготавливается из очень чистого нейтрального стекла и покрывается специальным пластиковым слоем фоторезистора - материала, изменяющего свою растворимость под воздействием лазерного лучи.

Затем мощный записывающий лазер с числовым программным управлением от компьютера наносит на эту пленку ямочки различной длины, содержащие полезную музыкальную или цифровую информацию. При обработке записанного оригинала растворителем на стекле возникает требуемый рельеф, который методом гальванопластики переносится на никелевый оригинал (негатив), способный служить матрицей при мелкосерийном производстве либо основой для снятия позитивных копий, С которых, в свою очередь, снимаются негативы для массового тиражирования.

Штамповка выполняется методом литья под давлением, с негативной матрицы прессуется поликарбонатная подложка С рельефом, сверху напыляется отражающий слой, который покрывается лаком. Поверх защитного слоя обычно наносятся информационные надписи и изображения.

2.3 Как устроен привод CD-ROM

Обычный привод состоит из платы электроники, шпиндельного двигателя, системы оптической считывающей головки и системы загрузки диска.

На плате электроники размещены все управляющие схемы привода, интерфейс с контроллером компьютера, разъемы интерфейса и выхода звукового сигнала. Большинство приводов использует одну плату электроники, однако в некоторых моделях отдельные схемы выносятся на вспомогательные небольшие платы.

Шпиндельный двигатель служит для приведения диска во вращение с постоянной или переменной линейной скоростью. Обычно диск вращается с постоянной линейной скоростью, что означает, что скорость прохождения диска под головкой должна быть постоянной. Для этого шпиндель меняет частоту вращения в зависимости от радиуса дорожки, с которой в данный момент считывает информацию оптическая головка. При перемещении головки от внешнего радиуса диска к внутреннему диск должен быстро увеличить скорость вращения примерно вдвое, поэтому от шпиндельного двигателя требуется хорошая динамическая характеристика. Двигатель используется как для разгона, так и для торможения диска.

На оси шпиндельного двигателя закреплена подставка, к которой после загрузки прижимается диск.

Поверхность подставки обычно покрыта резиной или мягким пластиком для устранения проскальзывания диска. Прижим диска к подставке осуществляется при помощи шайбы, расположенной с другой стороны диска, подставка и шайба содержат постоянные магниты, сила притяжения которых прижимает шайбу через диск к подставке. В некоторых конструкциях для этого используются спиральные или плоские пружины.

Система оптической головки состоит из самой головки и системы ее перемещения. В головке размещены - лазерный излучатель на основе инфракрасного лазерного светодиода, система фокусировки, фотоприемник и предварительный усилитель. Система фокусировки представляет собой подвижную линзу, приводимую в движение электромагнитной системой voice coil (звуковая катушка), сделанной по аналогии с подвижной системой громкоговорителя. Изменение напряженности магнитного поля вызывает перемещение линзы на перефокусировку лазерного луча. Благодаря малой инерционности такая система эффективно отслеживает вертикальные биения диска даже при значительных скоростях вращения.

Система перемещения головки имеет собственный двигатель, приводящий в движение каретку с оптической головкой при помощи зубчатой либо червячной передачи. Для исключения люфта используется соединение с начальным напряжением: при червячной передаче - подпружиненные шарики, при зубчатой - подпружиненные в разные стороны пары шестерней.

Система загрузки диска обычно выполняется в двух вариантах: с использованием специального футляра для диска (caddy), вставляемого в приемное отверстие привода, и с использованием выдвижного лотка (tray), на который кладется сам диск.

В обоих случаях система содержит двигатель, приводящий в движение лоток или футляр, а также механизм перемещения рамы, на которой закреплена вся механическая система вместе со шпиндельным двигателем и приводом оптической головки, в рабочее положение, когда диск ложится на подставку шпиндельного двигателя.

При использовании обычного лотка привод невозможно установить в иное положение, кроме горизонтального. В при-, водах, допускающих монтаж в вертикальном положении (например, в ноутбуках), конструкция лотка предусматривает фиксаторы, удерживающие диск при выдвинутом лотке.

В настоящее время все большее распространение получают приводы с щелевой загрузкой. Такие системы содержат двигатель для втягивания и выброса дисков через узкую зарядную щель в передней панели.

На передней панели привода обычно расположены кнопка Eject для загрузки/выгрузки диска, индикатор обращения к приводу и гнездо для подключения наушников с электронным или механическим регулятором громкости. В ряде моделей добавлена кнопка Play/Next для запуска проигрывания звуковых дисков и перехода между звуковыми дорожками, кнопка Eject при этом обычно используется для остановки проигрывания без выбрасывания диска. На некоторых моделях с механическим регулятором громкости, выполненным в виде ручки, проигрывание и переход осуществляются при нажатии на торец регулятора.

Большинство приводов также имеет на передней панели небольшое отверстие, предназначенное для аварийного извлечения диска в тех случаях, когда обычным способом это сделать невозможно (например, при выходе из строя привода лотка или всего CD-ROM, при выключенном питании и т. п.). В отверстие нужно вставить шпильку или распрямленную скрепку и аккуратно нажать - при этом снимается блокировка лотка или дискового футляра, и его можно выдвинуть вручную.

В качестве стандартной скорости вращения для CD-ROM принята скорость вращения аудиодисков в обычных плеерах. При такой скорости вращения диска поток данных с CD-ROM-диска (для формата ISO9660 с сектором 2048 байт) составляет 150 КБ/с.

Приводы, обеспечивающие больший поток, соответственно называются Х-скороетными, Например, привод, обеспечивающий чтение CD-ROM с потоком данных в G00 КБ/с, называется 4-скоростным (так как 600/150 к-4). Достигается ли это за счет увеличения скорости вращения диска или каким-то другим путем (например, использованием двух лучевой головки) - как для маркировки, так и для пользователя, абсолютно неважно.

Так как физические параметры диска (неравномерность толщины, геометрический эксцентриситет и т. д.) были стандартизированы исходя из допустимых вибраций на стандартной (1х) скорости вращения, с ростом скоростей возникают значительные вибрации диска, ухудшающие надежность считывания. Некоторые приводы при многократных ошибках чтения могут автоматически снижать скорость вращения диска, однако многие из них после этого не могут вернуться к своей максимальной скорости вплоть до смены диска. На скоростях вращения свыше 4000-5000 об/мин из-за вибраций надежное считывание без кардинального изменения конструкции шпинделя и головки становится практически невозможным, поэтому многие модели скоростных CD-ROM либо ограничивают верхний предел скорости вращения, либо уменьшают скорость вращения при возникновении вибраций. При этом на внешних дорожках скорость передачи обычно достигает номинальной, а по мере приближения к внутренним значительно падает.

В настоящее время скорости приводов достигают 52х-54х. Однако качество чтения дисков в таких приводах значительно хуже, чем, например, в 40х-моделях. Кроме того, центробежные, силы, возникающие при разгоне до таких скоростей, могут вызвать повреждение или даже разрыв диска в приводе. Поэтому дальнейшее наращивание скоростей практически все производители приводов компакт-дисков признали нецелесообразным и переключились либо на повышение качества чтения, либо на удешевление стоимости привода, либо обратили внимание на другие технологии, например записываемых и перезаписываемых дисков.



3. Принтеры

3.1 Матричный (игольчатый) принтер

Игольчатый принтер (Dot-Matrix-Printer) долгое время являлся стандартным устройством вывода для PC. В то время, когда струйные принтеры работали еще неудовлетворительно, а цена лазерных была достаточно высока, игольчатые Принтеры повсеместно использовались. Они еще часто применяются и сегодня. Достоинства этих принтеров определяются, в первую очередь, скоростью печати и их универсальностью, которая заключается в способности работать с любой бумагой, а также низкой стоимостью печати.

Существует четыре вида матричных принтеров 9, 18 и 24-игольчатые принтеры и строчный принтер.

При выборе принтера всегда исходят из задач, которые будут перед ним поставлены. Если необходимо целый день без перерыва печатать различные формуляры, то альтернативы игольчатому принтеру в настоящий момент нет. Вообще игольчатый принтер является более универсальным принтером при работе с бумагой, чем лазерный пли струйный, для которых, как правило, отсутствует возможность использования бумаги в рулоне.

К параметру «скорость печати» надо относиться осторожно. Изготовители всегда указывают теоретическую скорость печати, т. е., максимально возможную скорость чернового (Draft) режима, при этом качество печати tie играет роли. LQ-печать для игольчатых принтеров длится, конечно же, дольше.

Еще дольше приходится ожидать печати графики, потому что при этом набор знаков не читается из внутренней памяти (ROM) принтера, а каждая печатаемая точка должна рассчитываться.

Игольчатые принтеры оборудованы внутренней памятью (буфером), который принимает данные PC. Объем памяти недорогих игольчатых принтеров составляет т 4 до 64 Кбайт. Хотя существуют модели, имеющие и больший объем памяти.

Матричный принтер является механическим устройством, а работа механических узлов всегда сопровождается шумом.

3.2 Струйный принтер

История развития струйной печати насчитывает не сколько десятилетий. Генеральная идея в общем оставалась все время неизменной - нанесение па бумагу пли другой материал жидкого красителя. Разнообразие предлагаемых способов было поистине неисчерпаемым. В итоге сформировались четыре самостоятельных направления в развитии струйной печати, каждое обладало как достоинствами, так и недостатками.

Наиболее ранней технологией, сделавшей струйную печать доступной и относительно дешевой, была технология «Сухих чернил» (dry ink jet). Под воздействием высокой температуры частицы твердого красителя (чаще всего это графит) расплавлялись и под давлением наносились на бумагу. Этот метод до сих пор применяется и калькуляторах и некоторых типах принтеров. В настоящее время существует разновидность этого метода, получившая название «сублимационная печать».

Другая разновидность струнной печати - технология в целом аналогична предыдущей, но используются жидкие чернила.

В настоящее время основными технологиями струйной печати являются пьезоэлектрическая и «пузырьковая».

Первая из них, как следует из названия, использует явление пьезоэлектричества для нанесения чернил па бумагу (пленку). Это позволяет очень точно позиционировать частицы красителя, однако требует сложного и дорогого устройства печати (картриджа).

«Пузырьковая» технология заключается в нанесении красителя. Путем выталкивания частиц чернил из емкости при помощи пузырька газа, образующегося внутри картриджа в результате резкого повышения температуры и давления.

Именно появление и промышленная реализация «пузырьковой» технологии струйной печати стали причиной всплеска спроса на струйные принтеры вначале одноцветные, а впоследствии практически всегда полихромные. Однако окончательный выбор сделан в пользу «пузырьковой струйном печати (bubble ink jet printing). Эту же технологию используют Hewlett Packard, Canon, Epson и ряд других производителей.

Выбор в пользу именно этой технологии вполне объясним даже с точки зрения «не продвинутого» пользователя. Технология bubble ink jet позволяет реализовать печатающий узел устройства Li пиле дешевого съемного картриджа, она достаточно толерантна к качеству используемых чернил (хотя, разумеется, всегда предпочтительнее использовать фирменные чернила либо чернила, рекомендованные производителен картриджа). И L'jaBiror - «пузырьковая» технология обладает свойством, которое в мире аппаратного обеспечения именуется масштабируемостью. Иными словами, увеличение истинного разрешения печати, скажем, вдвое, для технолога. bubble ink jet егть проблема технологическая, помощь принципиальная.

Качество струйной печати зависит от трех основных факторов: качества печатающего узла (разрешение), качества чернил (передача полутонов и цвета), типа используемого носителя (непосредственно связан с предыдущим фактором - насколько хорошо данные чернила сочетаются с данным типом бумаги или пленки).

Несомненно, первый из указанных факторов оказывает наибольшее влияние на качество печати в целом. Однако он же высыпает наибольшие технологические трудности при реализации и оказывает решающее воздействие на конечную стоимость изделия (не в меньшую сторону, к сожалению). При атом удачный подбор чернил, эмуляции высокого разрешения и конструкция картриджа, сводящая к минимуму эффект «расплыванием» чернил на бумаге, позволяют достичь результатов, незначительно отличающихся от тех, которые получаются при использовании более дорогого принтера с высоким истинным разрешением.

В настоящее время по всем мире струйные печатающие устройства вышли па первое место по объемам продаж. Принтеры практически бесшумны, с легкостью осуществляют цветную печать. Полученные с помощью струйных принтеров распечатки обладают высоким разрешением фотографического качества.

3.3 Лазерный принтер

В отличие от струнных, лазерные принтеры позволяют достигнуть более высокого качества печати.

Принцип работы.

В основе работы лазерного принтера лежит процесс сухой ксерографии (лат. xeros - сухой и graphos - писать), базирующийся на электростатической фотографии.

Ксерографический процесс был изобретен американским инженером Честером Карлсоном в 1933 г.

В ноябре 1940 г., он получил патент на свое изобретение. В 1947 г., американская компания «Халоид Компании купила данное изобретение для разработки первого копировального аппарат, который и был произведен в 1950 г. Впоследствии эта компания несколько раз преобразовывалась, и в настоящее время мы знаем её под названием Xerox.

В основе электростатической фотографии лежит способность некоторых полупроводников уменьшать свое удельное сопротивление под действием света. Такие полупроводники называются фотопроводниками и используются для изготовлении фоторецепторов.

Фоторецепторы обычно наносятся на алюминиевый пол (цилиндр). В качестве фоторецептора служат либо селен и его соединения, либо органические соединен 1Я (подложка). Органический фоторецептор двухслойный. Первый слой, в котором осуществляется ucpeiroc заряда, под ним - слои, в котором генерируется заряд. Под HHVH идет тонкий слой оксидной пленки, предотвращающий утекание заряда в подложку. Подложка - последний алюминиевый слой. Селеновый фоторецептор состоит из «ловушечного слоя», представляющего собой естественную оксидную пленку. Этот слой уменьшает скорость темповой утечки заряда. За ним идет фотопроводящий слой, алюминиевая оксидная пленка и подложка. Существует два вида фоторецепторов: ленточные и цилиндрические. Первые обычно используются в аппаратах с очень высокой скоростью, поскольку позволяют обеспечивать более высокую скорость экспонирования.

Зарядка фоторецептора - это процесс, несения равномерного заряда определенной величины на поверхность фоторецептора. Зарядка производится коротроном.

Для зарядки на коротрон подается высокий потенциал с помощью высоковольтного блока. Между коротроном и фоторецептором образуется разность потенциален в несколько киловольт, что приводит к ударной ионизации воздуха (коронный разряд), и ионы накапливаются на поверхности фоторецептора. Часть электронов с заземленной подложки стекает на землю, при этом на материале подложки, вблизи границы с фотопроводником, возникает избыточный заряд, противоположный заряду на поверхности фоторецептора.

Экран коротрона заземляют, чтобы разность потенциалов между фоторецептором и коронной проволокой не уменьшались, поскольку эта разность должна превышать пороговое напряжение короны (напряжение, ниже которого не возникает коронный разряд).

Обычный коротрон представляет собой тонкую проволоку из устойчивого к окислению материала натянутую на металлическом экране. При загрязнении или окислении про волоки происходит ухудшение качества копии. При загрязнении экрана возможно проскакивание искры между экраном и коротроном, что приводит к необратимому выгоранию фото рецептора. Коротрон - зарядное устройство, позволяющее получить более равномерный заряд поверхности фоторецептора. В нем, кроме проволоки, используется сотка, на которую также подается напряжение.

Дикоротрон позволяет еще более точно регулировать величину заряда. Он состоит из двух активных элементов, провода и экрана. На коротрон подается программное напряжение порядка 5-6 кВ, а на экран - постоянно 1-3 к 3. При этом положительные ионы перемещаются от коротрона к экрану, а отрицательные - к фоторецептору.

Каротрон служит источником характерного запаха озона, исходящего от лазерного принтера во время работы. Следует отмстить, что при использовании хороших фильтров и их своевременной замене запах не ощущается, В настоящее время фирмы-производители переходит на бизоновую технологию.

После зарядки на фоторецептор подается изображение. Источником света здесь служит лазер, уменьшающий потенциал в определенных участках фоторецептора. При этом фоновые участки фоторецептора остаются заряженными. Тонер заряжается противоположным зарядом. При контакте тонер притягивается подложкой в участки с низким потенциалом, пробитые лазером.

Лазерная засветка осуществляется так: лазерная пушка светит на зеркало, которое вращается с высокой скоростью. Отраженный луч через систему зеркал и призму попадает на барабан и за счет поворота зеркала выбивает заряды по всей длине барабана. Затем происходит поворот барабана на один шаг (этот шаг измеряется в долях дюйма, именно он определяет разрешение принтера по вертикали) и вычерчивается новая линия. В некоторых принтерах, кроме поворота барабана, используется поворот зеркала по вертикали, позволяющий на одном шаге поворота барабана вычертить два ряда точек.

Скорость вращения зеркала очень высока. Она составляет порядка 7-15 тыс. об./мин. Для того чтобы увеличить скорость печати не увеличивая скорость вращения зеркала, его выполняют в виде многогранной призмы. Существуют еще дополнительные зеркала, призмы и световоды, отвечающие за фокусировку и изменение направления луча.

В светодиодных принтерах вместо лазера работает светодиодная панель. Теоретически светодиодная технология более надежна, поскольку является более простой. Кроме того, принтеры со светодиодной панелью более компактны. Светодиодные принтеры дешевле лазерных, но лазерные работают быстрее.

Процесс формирования изображения на фоторецепторе тонером называется проявлением.

Тонер представляет собой мелкодисперсный порошок, частицы которого состоят из полимера или резины и красящего вещества (для черного тонера обычно используется сажа).

Возможны два варианта проявления: двухкомпонентное и однокомпонентное.

Двухкомпонентный используется только в случае отрицательной зарядки фоторецептора. Тонер из бункера через специальное дозирующее устройство подастся в бункер с носителем. Носитель (девелопер) представляет собой частицы магнитного материала, покрытого полимером. Прилипание тонера к носителю происходит за счет электризации (электризации трением). Б процессе трения частицы тонера и носителя приобретают различные заряды и тонер равномерно покрывает носитель. Носитель в спою очередь прилипает к магнитному валу, который представляет собой полый нал с постоянными магнитами внутри. Вал, покрытый носителем с тонером, входит в непосредственный контакт с фоторецептором, в результате чего частицы тонера, имеющие заряд, противоположный заряду фоторецептора. притягиваются к его заряженным участкам, Чистый носитель с остатками тонера вновь попадает в бункер.

Носитель вновь смешивается с тонером и попадает на магнитный вал. Сам носитель не расходуется в процессе проявки. Однако в результате трения носитель теряет полимерный слой, что приводит к его неспособности притягивать тонер. Кроме того, такой носитель может вызывать механическое повреждение фоторецептора.

Для того чтобы тонер не переносился на слабо-заряженные участки фоторецептора, на магнитный вал подается напряжение смещения порядка 100-500В, знак которого совпадает со знаком заряда на фоторецепторе. За счет этого сила притяжения тонера к валу увеличивается и тонер не переносится на слабо заряженные участки. Регулируя величину напряжения смещения, можно регулировать насыщенность копии, например для создания хорошей копии с плохого оригинала. Современные аппараты обычно сами достаточно хорошо регулируют качество копии, практически не требуя вмешательства оператора.

Однокомпонентное проявление, как правило, используется в аппаратах малого класса и лазерных принтерах. В этом случае требуется тонер другого состава. Естественно, такой тонер стоит дороже. Однокомпонентное проявление не предусматривает наличия носителя. В этом случае тонер изготавливается из смеси частиц магнитного материала, полимера и красителя.

Из бункера тонер попадает на магнитный вал. Над валом, на выходе из бункера, располагается заряжающее лезвие (ракель), выполняющее две функции: регулирует количество тонера на валу и заряжает частицы тонера.

Трение частиц тонера о лезвие приводит к зарядке тонера знаком, противоположным знаку заряда фоторецептора.

Перенос тонера с вала на фоторецептор осуществляется с помощью напряжения смещения, прикладываемого к магнитному валу. В данном случае напряжение смещения представляет собой переменное напряжение с постоянной составляющей, которая по знаку соответствует знаку заряда фоторецептора. Во время периода со знаком, противоположным знаку заряда фоторецептора, тонер переносится на фоторецептор, а во время периода со знаком, соответствующим знаку заряда фоторецептора, тонер с фоновых участков возвращается на магнитный вал. Регулировка качества копий происходит за счет изменения постоянной составляющей. Следует заметить, что в двухкомпонентной системе проявления гораздо сложнее достичь равномерной заливки черным цветом. Это связано с тем, что носитель не успевает принять достаточно тонера. Эта проблема решается использованием двух или трех валов, вращающихся в разные стороны. Однако такая конструкция увеличивает стоимость аппарата.

Процесс переноса - процесс, при котором тонер переносится на бумагу.

Бумага проходит между коротроном переноса и фоторс цептором, на котором находится тешерный рисунок. Коротрон переноса сообщает бумаге заряд, соответствующий зарядку фоторецептора. В подложке фоторецептора существует заряд, по знаку противоположный заряду бумаги. За счет это го бумага притягивается к фоторецептору.

Для того чтобы тонер переносился «на бумагу, сила притяжения между бумагой и тонером должна быть больше, чем сила притяжения между тонером и фоторецептором. Не весь тонер переносится па бумагу, поэтому его остатки удаляются в процессе очистки фоторецептора.

Для улучшения качества изображения и уменьшения par хода юнера о некоторых аппаратах осуществляется предварительный перенос, в протесте которого ослабляется заряд фоторецептора. Для этого либо фоторецептор предварительно освещается, либо па коротрон переноса подается переменное напряжение.

Отделение бумаги от фоторецептора осуществляется как механическим, так и электрическим способом. В первом случае используются либо пальцы отделения, находящиеся в непосредственной близости к фоторецептору, либо отделяющие ремешки, устанавливаемые г одного края фоторецептора. Кромка бумаги скользит по ремешку и затем легко отделяется от фоторецептора.

Во втором случае применяется коротрон отделения, обычно использующийся совместно с механическими средствами. Дли отделения бумаги от фоторецептора на коротрон отделения подастся переменное напряжение. Он генерирует положительные si отрицательные ноны. Одна часть ионов ослабляет силу притяжения бумаги к фоторецептору, а другая часть обеспечивает прилипание тонера к бумаге.

После переноса копия уже практически готова. По изображение полученное на бумаге, может быть стерто практически любым механическим воздействием (например легким трением). Естественно, такая копия не пригодна для практического использования. Для увеличения сцепления тонера с бумагой используется механизм закрепления.

Существует несколько способов закрепления. Наиболее распространенный - это термомеханический способ, при котором копия подвергается нагреву и механическому прижиму.

Механизм закрепления носит названии фьюзер (печка). Он состоит из нагреваемого тефлонового вала с кварцевой лампой внутри и резинового прижимного вала. Иногда вместо тефлонового вала устанавливается специальный керамический термоэлемент, который отделяется от бумаги термопленкой. Такие принтеры имеют меньший срок прогрева и меньшее энергопотребление, однако и холит термопленка значительно меньшее количество копий, и повредить ее значительно легче при неправильном извлечении бумаги.

В части аппаратов предусмотрена смазка нагреваемого вала силиконовой смазкой.

Это позволяет избежать прилипания тонера к валику. Кроме того, может использоваться специальное полотенце для удаления остатков тонера или другой грязи, прилипшей к валу. Для отделения бумаги от вала применяются пальцы отделения.

После переноса на бумагу необходимо удалить остатки тонера с фоторецептора. Непосредственно перед очисткой может использоваться предварительная очистка с помощью засветки фоторецептора или коротрона предварительной очистки, который генерирует положительные и отрицательные ионы. Оставшиеся частицы тонера удаляются с помощью ракельного ножа, находящегося в непосредственном контакте с фоторецептора и Ракель изготавливается и точно позиционируется относительно фоторецептора, чтобы не повредить его. Отработанный тонер попадает в бункер отработки. Повторное его использование не рекомендуется, поскольку тонер слипается и загрязняется. Возможно также удаление тонера мягкой щеткой, внутри которой устанавливается система вакуумной откачки.

Последний этап очистки - это удаление остаточного заряда, осуществляемое с помощью источника света или коротрона заявка напряжения которого противоположен знаку заряда фоторецептора.

Лазерные принтеры включают в себя достаточно сложную электронику в частности, на принтерах устанавливается память большого объема для того, чтобы не загружать компьютер и хранить задания в памяти. На части принтеров устанавливаются винчестеры. Электронная начинка принтера также содержим различные языки описания данных (Adobe PostScript, PCL и т. д.). Эти языки опять же предназначены для того, чтобы забрать Часть работы у компьютера и передать принтеру.

Существуют также аппараты класса принтер-копир, или цифровой копир. Они могут выполнять функции как лазерного принтера, так и копира. Цифровой копир вначале сканирует изображение в память, а затем печатает лазерным способом. Такими являются практически все цветные копиры, однако стоимость компьютерного интерфейса для цветного копира сравнима со стоимостью аппарата.

Кроме того, цифровые копиры обеспечивают более высокое качество передачи оттенков даже при черно-белой печати. Современна тенденция - это постепенное вытеснение аналоговых (в которых источником света служит лампа) копиров цифровыми.

Преимуществами цифровой печати являются более Высокое качество печати и низкий расход тонера. Возможно использование цифрового аппарата в качестве копира и принтер, одновременно, в некоторых моделях можно также пользоваться им как сканером.

Цветная печать обеспечивается использованием разноцветного тонера (CMYK-модель). При этом на копию последовательно напыляется тонер различных цветов. В результате смешения порошков получается цветная копия. Тонер каждого цвета хранится в отдельном бункере с собственным магнитным валом и носителем. В некоторых аппаратах бумага позиционируется на вале переноса, а затем входит контакт с фоторецептором. Процесс повторяется 4 раза. В некоторых аппаратах тонер в начале переносится на вал Переноса, а затем на бумагу.

Высокая стоимость цветных аппаратов обуславливается тем, что некоторые детали представлены в четырех экземплярах. Кроме того, используются более серьезные барабаны для улучшенной передачи оттенков, i также более точный, чем в обычных аппаратах, механизм подачи бумаги, поскольку бумага проходит по барабану четыре раза. Кроме того, используется фоторецептор другого состава, а вал переноса вообще выполняется так, чтобы длина его окружности равнялась длине бумаги максимального формат.

Уровень шума при работе лазерного принтера составляет в среднем 40 дБ. В режиме off-line это значение еще меньше

Гак как лазерный принтер является страничным принтерам (т. е., он формирует для печати полную границу, а не отдельные строки, как игольчатый пли струйный), скорость печати измеряется в страницах в минуту. Средний лазерный принтер печатает 6-12 страниц в минуту. Высокопроизводительные принтеры, которые, как правило, используются в компьютерных сетях, могут печатать до 20 и более страниц и минуту.

Лазерный принтер обрабатывает целые страницы, что, естественно связана с большим количеством вычислений. Скорость печати определяется не только работой процессора, но и существенно зависит от памяти, которой оборудован принтер. Величина памяти лазерного принтера 1 Мбайт является нижней границей, более ощутима емкость памяти от 2 до 8 Мбайт. Цветные лазерные принтеры имеют еще большую память.

Как правило, большинство лазерных принтеров могут печатать на бумаге формата А4 и меньше. Правда, в последнее время появились принтеры, способные печатать на листах формата A3. Кроме того, если раньше печать на рулоне считалась прерогативой лишь игольчатых принтеров, то сейчас на рынке появились модели лазерных принтеров, которые также могут использовать для работы бумагу в рулоне.

Некоторые лазерные принтеры могут печатать на обеих сторонах листа, а во многих дорогих моделях предусмотрена возможность их дооборудования для двусторонней печати.



Заключение

Компьютеры помогают решать задачи управления в самых разных масштабах: от управления станком или транспортным средством до управления производственным процессом на предприятии или даже целой отраслью экономики государства.

Конечно, поручать компьютеру полностью, без участия человека, руководить предприятием или отраслью экономики сложно, да и не безопасно. Для управления в таком масштабе создаются компьютерные системы, которые называются автоматизированными системами управления (АСУ). Такие системы работают вместе с человеком.

АСУ помогает руководителю получить необходимую информацию для принятия решения, а также может предложить наиболее оптимальные варианты таких решений. Однако окончательное решение принимает человек.

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. 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.

Аппаратная платформа компьютера (архитектура компьютера) - уровень, образованный микроархитектурой, микропрограммой управления ядром микропроцессора иархитектурой набора команд на аппаратной базе конкретных микросхем процессора, чипсета, других физических компонентов, которые в совокупности составляют аппаратную модель вычислительной системы.

Предназначен для запуска определенных семейств программных продуктов (операционная система, прикладное программное обеспечение), которые, в свою очередь, разработаны исходя из возможностей и для запуска на данной аппаратуре.

Конкретно, аппаратные платформы отличаются друг от друга совокупностью аппаратуры (процессором, чипсетом), а также разработанными (и запускаемыми) программными компонентами.



Список литературы

1. Ю.А. Шафрин. Информационные технологии. М. Лаборатория базовых знаний, 1998 г. информатика компьютерный принтер

2. В.Н. Ханенко. Информационные системы. Л.: Машиностроение, 1988.

3. Г.В. Громов. Очерки информационной технологии. М.: Инфор-Арт, 1992.

4. Г.И. Ревунов. ЭВМ для бизнесмена. 1992.

5. Новосельцев С. Сезоны мультимедиа в России // Компьютер Пресс, 1993.

6. Становление информации.: Сб. статей. М.: Наука, 1986.

7. Уотермен Д. Руководство по экспертным системам. М.: Мир, 1989.

Размещено на Allbest.ru