Тема 8. Современная техническая база информатики

Компьютер – это универсальное электронное устройство для хранения и обработки дискретной информации. Персональный компьютер в минимальной конфигурации состоит из системного блока, устройства ввода информации – алфавитно-цифровой клавиатуры и устройства отображения информации – видеомонитора (дисплея). Системный блок в минимальной конфигурации содержит:

§ системную («материнскую») плату;

§ устройство долговременной памяти на несменяемых магнитных дисках («жесткий магнитный диск», или «винчестер»);

§ устройство долговременной памяти на сменных («гибких», или «флоппи») магнитных дисках («флоппи»-дисковод);

§ блок вторичного электропитания;

§ корпус с органами управления и индикации и встроенным громкоговорителем.

К периферийному оборудованию компьютера относятся все устройства, не смонтированные на системной плате, подключаемые к ней с использованием слотов расширения непосредственно или через посредство соответствующих контроллеров (адаптеров). Часть периферийных устройств совершенно необходима для работы компьютера (клавиатура, видеомонитор, «винчестер», «флоппи»-дисковод), а часть из них присутствует почти всегда (манипулятор «мышь», принтер). Эти устройства относят к стандартным периферийным устройствам. Контроллеры этих устройств обычно смонтированы на системной плате. Остальные периферийные устройства являются дополнительными; они поставляются в комплекте со специализированными контроллерами, которые устанавливаются в слоты расширения. В качестве дополнительных устройств довольно широкое распространение получили сканеры (устройства автоматического считывания информации), стримеры (запоминающие устройства на кассетной магнитной ленте), CD-ROM (устройства чтения с оптических дисков), звуковые карты, модемы и факс-модемы, сетевые карты и др. Рассмотрим подробнее некоторые из перечисленных видов периферийного оборудования. Клавиатура предназначена для ввода в компьютер алфавитно-цифровой информации и управляющих воздействий. Манипулятор «Мышь» в настоящее время можно считать неотъемлемой частью любого персонального компьютера. В современных операционных средах с графическим интерфейсом пользователя и созданных под них приложениях работать без «мышки» если и не совсем невозможно, то крайне неудобно. Жесткий магнитный диск является основным устройством долговременной памяти компьютера. Жесткий диск характеризуется емкостью – максимальным объемом информации, который можно хранить на нем, и средним временем доступа к информации. Последний показатель характеризует среднее время, необходимое для отыскания того места на диске, в которое следует записать или с которого следует прочитать требуемую информацию. В настоящее время компьютеры комплектуются жесткими дисками емкостью 1,6 Гбайт и более. Видеомонитор предназначен для визуального представления различной информации пользователю. Качество монитора определяет не только возможности компьютера по представлению информации пользователю, но и степень нагрузки на органы зрения человека-оператора.

Принтер – это печатающее устройство, предназначенное для вывода информации из компьютера на бумажный носитель. Тип принтера полностью определяет качество бумажной копии (цветная или черно-белая; разрешающую способность – количество точек на единицу длины, которое может напечатать принтер), способ получения оттиска(матричный, струйный, лазерный), ширину листа бумаги (обычно форматы А3, А4), скорость печати (от2-3 листов в мин. до нескольких десятков и даже сотен). Для обычных офисных применений вполне подходят матричныепринтеры, сочетающие низкую требовательность к качеству бумаги и дешевизну одной копии с приемлемым ее качеством. В принтерах этого типа печать производится ударом матрицы из иголок по бумаге через красящую ленту. Тип ленты зависит от марки принтера. Матричные принтеры бывают с 9- и 24-игольчатой печатающей головкой. Последние дают почти типографское качество печати, но заметно дороже 9-игольчатых. Недостатком этих принтеров является повышенный уровень шума, сопровождающий их работу. В струйных принтерах печать производится мельчайшими капельками красителя, выбрасываемыми через небольшие сопла в печатающей головке. Принтер работает быстрее и менее шумно, чем матричный. Качество достигает 300-720 dpi (dot in pinch – точек на дюйм) и сопоставимо с качеством оригиналов лазерных принтеров. Недостаток – ограниченность ресурса печатающей головки (около 1000 листов), что приводит (в наших условиях) к более высокой стоимости отпечатанного листа по сравнению с матричным принтером. Принтер также требует более высокого качества бумаги, чем матричный (чтобы не расплывались капельки красителя). Принтеры этого типа всегда имеют автоподачу бумаги, что позволяет загрузить в него несколько десятков листов. Лазерныепринтеры обеспечивают наивысшее в условиях офиса качество печати. В принтерах этого типа используется электрографический принцип формирования изображения. Наиболее важной характеристикой лазерного принтера является его разрешающая способность. Для дешевых моделей это 300 dpi, для более дорогих – 600, 1200 dpi. Важное значение имеет объем встроенной в принтер памяти. Так, объем памяти в 2 Мбайт является достаточным для печати страниц со сложным изображением при разрешении 300dpi; при использовании разрешения 600dpi необходимо иметь память в 6-8 Мбайт.

Сканеры – это устройства для ввода графической информации в компьютер. Существуют ручные (с шириной вводимого за один проход изображения 105 и 210 мм), планшетными (формата А4) или предназначенными для ввода изображения со слайдов. Сканеры различают по максимально разрешимому количеству линий на единицу длины, по возможности ввода цветных иллюстраций, по числу передаваемых цветов (для черно-белых сканеров – числу уровней градации серого). Обычно черно-белые сканеры позволяют вводить не менее 300 линий на дюйм при 256 градациях серого. Наиболее популярными являются офисные планшетные сканеры фирмы Hewlett Packard. CD-ROM – это устройство для чтения оптических (лазерных) дисков. Обычно это устройство имеет габариты дисковода флоппи-дисков 5,25 дюймов и устанавливается на соответствующее место в корпусе системного блока компьютера. Емкость одного оптического диска порядка 600 Мбайт. На оптических дисках распространяется самая различная информация: системное и прикладное программное обеспечение, базы данных, библиотеки стандартных элементов (шрифты, типовые графические элементы и т.д.), справочная информация (словари и т.д.), компьютерные игры, видеофильмы и пр. CD-ROM изготавливаются совместимыми со «звуковыми лазерными дисками» и позволяют проигрывать последние на компьютере. Считывающие устройства CD-ROM имеют скорость передачи информации, в несколько раз превышающую скорость устройств для проигрывания «звуковых» дисков (т.н. двух-, четырех-,..., 24-, 32-скоростные CD-ROM). Кроме того, важной характеристикой дисководов CD-ROM, аналогично жестким дискам, является среднее время доступа, а также объем буферной памяти. Звуковые платы позволяют с высоким качеством воспроизводить звуковые фрагменты, включаемые в мультимедиа-приложения (чаще всего – в игровые и обучающие программы). С их помощью можно также записывать звуковые сообщения и рассылать их, например, как самостоятельные документы или в виде приложений (замечаний) к текстовым или видео документам.

Сетевое оборудование – это аппаратные средства, служащие для организации компьютерной сети. Сюда включаются все физические компоненты компьютерной сети, а также и методы, используемые для соединения этих компонентов. К сетевому оборудованию относятся сетевые карты (платы интерфейса сети, сетевые адаптеры), кабель, соединительная арматура (коннекторы – специальные разъемы и терминаторы – специальные оконечные «заглушки»), магистральные усилители-формирователи, разветвители, концентраторы, маршрутизаторы, мосты и т.д. Важнейшим из перечисленных компонентов, используемым в сетях с обменом информацией в дискретной (цифровой) форме, является сетевая карта. Сетевая карта – это печатная плата с электронными компонентами, предназначенная для организации двустороннего обмена информацией персонального компьютера с сетью. Такая плата устанавливается в слот расширения компьютера и имеет по крайней мере один дополнительный разъем (коннектор) для подключения сетевого кабеля. Количество разъемов для подключения кабеля определяется архитектурой сети и способом аппаратной реализации этой архитектуры. Производительность и эффективность работы сети в значительной мере определяются разрядностью сетевой карты (8-, 16-, 32-разрядные): чем выше разрядность, тем потенциально быстрее компьютер осуществляет обмен информацией с сетью. Для целей коммуникации компьютеров с использованием аналоговой передачи информации (т.е. в виде непрерывного сигнала) широко используют модемы (модуляторы-демодуляторы). В функции этих устройств, кроме интерфейсных, входит также преобразование информации из цифровой формы в аналоговую при передаче ее в линию связи и обратное преобразование при приеме информации из линии связи. Модемы используются также для обмена информацией между компьютерами по телефонным выделенным или невыделенным каналам связи. Канал связи – совокупность технических средств для передачи данных в вычислительной сети.

Операционной системой (ОС)называют комплекс программ, обеспечивающих управление ресурсами компьютера и процессами, использующими эти ресурсы. Под ресурсом понимают любой логический (например, файл) или физический (например, устройство) компонент компьютера и предоставляемые им возможности. Главными ресурсами компьютера являются центральный процессор (точнее, процессорное время), оперативная память и периферийные устройства. Функция распределения ресурсов присуща не всем ОС, а лишь тем, которые допускают одновременное выполнение (Windows-95, Windows NT, OS/2) или, по крайней мере, одновременное хранение в оперативной памяти (MS-DOS) нескольких программ. Если компьютер имеет один процессор (что обычно для персональных компьютеров), то одновременное выполнение нескольких программ фактически сводится к поочередному выполнению их фрагментов. Это не имеет ничего общего с действительным параллелизмом, но в ряде случаев позволяет заметно повысить производительность компьютера за счет совмещения во времени выполнения операций различными устройствами (например, пока один вычислительный процесс ожидает, когда будут считаны с жесткого диска требующиеся ему данные, ресурс центрального процессора может быть использован другим вычислительным процессом, находившимся до этого в состоянии готовности к выполнению). Выбор операционной системы для конкретного компьютера определяется во-первых, аппаратными возможностями этого компьютера и, во-вторых, составом задач которые предполагается решать на этом компьютере. (На самом деле эту проблему следует решать «от задач»: определяем круг задач, подлежащих решению, затем выбираем подходящую операционную систему, и лишь после этого выбираем класс и конфигурацию компьютера.) Для IBM-совместимых компьютеров наиболее используемыми в настоящее время являются следующие ОС:

§ Ос типа DOS (MS-DOS фирмы Microsoft, совместимая с ней DR-DOS фирмы Digital Research и дальнейшее развитие последней, обеспечивающее возможность работы в одноранговых локальных вычислительных сетях, – NV-DOS фирмы Novell);

§ Windows 3.11, Windows 3.11 for Workgroups (расширение Windows 3.11 для работы в локальных одноранговых сетях) фирмы Microsoft;

§ Windows-95 и Windows NT Workstation фирмы Microsoft;

§ OS/2 v. 3.0 Warp фирмы IBM.

Для копирования документов используются средства репрографии:

§ электрография (ксерокопирование) – наиболее дешевый и популярный способ;

§ термография (самый высокопроизводительный процесс, но дорогая термочувствительная бумага, низкое качество и малый срок хранения копий);

§ фотография (самое высокое качество копий, но дорогие материалы и длительный и трудоемкий процесс);

§ электронография (процесс достаточно дорогой, но дает высокое качество копий; популярен в полиграфии при подготовке трафаретных печатных форм для ротаторов);

§ диазография (известна также как «светокопия» – получение «синек» с кальки; качество копий – среднее).

Для тиражирования документов используются следующие процессы (соответственно, аппараты):

§ гектографическая печать (гектографы) – изготавливают печатную форму на мелованной бумаге путем переноса на нее зеркального изображения документа с большим запасом краски; последняя, постепенно растворяясь спиртом, расходуется, переносясь на копии;

§ офсетная печать (ротапринты) – выполняется с печатной формы, изготовленной на металлической фольге или гидрофильной бумаге путем печатания на пишущей машинке или принтере, электрографическим или термографическим способом с использованием жирового красителя; в процессе печати на форму накатывается краска, прилипающая к жирным местам, которая затем через офсетный барабан переносится на бумагу для получения копии;

§ трафаретная печать (ротаторы) – процесс печати состоит в продавливании краски через отверстия трафарета на бумагу;

§ электронно-трафаретная печать (ризографы) – наиболее эффективный и перспективный метод тиражирования; при подключении к компьютеру (что предусмотрено конструкцией) возможно оперативное создание, редактирование и высококачественное размножение любых полиграфических материалов

Принципиальным отличием средств репрографии от средств полиграфии является то, что при копировании копия снимается непосредственно с оригинала, а при размножении – с промежуточной печатной формы, изготовленной с оригинала.