Хранение данных на магнитных носителях

Хранение данных на магнитных носителях

Практически во всех персональных компьютерах информация хранится на носителях, использующих магнитные или оптические принципы. При использовании магнитных устройств хранения двоичные данные "превращаются" в небольшие металлические намагниченные частички, расположенные на плоском диске или ленте в виде "узора". Этот магнитный "узор" впоследствии может быть расшифрован в поток двоичных данных.

В этой части реферата рассматриваются принципы, основные концепции и технология маг­нитного хранения данных в современных компьютерах. Приведенная информация очень важна для понимания функционирования накопителей на гибких и жестких дисках и других подобных устройств. Эту часть можно назвать прелюдией к следующим частям:

• "Накопители на жестких дисках";

• "Хранение данных на гибких дисках";

История развития устройств хранения данных на магнитных носителях

Долгое время основным устройством хранения данных в компьютерном мире были перфокарты. И только в 1949 году группа инженеров и исследователей компании IBM приступила к разработке нового устройства хранения данных. Именно это и стало точкой отсчета в истории развития устройств магнитного хранения данных, которые буквально взорвали компьютерный мир. 21 мая 1952 года IBM анонсировала модуль ленточного накопителя IBM 726 для вычислительной машины IBM 701. Четыре года спустя, 13 сен­тября 1956 года, небольшая команда разработчиков все той же IBM объявила о создании первой дисковой системы хранения данных — 305 RAMAC (Random Access Method of Ac­counting and Control). Эта система могла хранить 5 млн. символов (5 Мбайт!) на 50 дисках диаметром 24 дюйма (около 61 см). В отличие от ленточных

устройств хранения данных, в системе RAMAC запись осуществлялась с помощью головки в произвольное место поверхности диска. Такой способ заметно повысил производительность компьютера, по­скольку данные записывались и извлекались намного быстрее, чем при использовании ленточных устройств.

Устройства магнитного хранения данных прошли путь от RAMAC до современных жестких дисков емкостью 75 Гбайт и размером 3,5 дюйма. Практически все устройства магнитного хранения данных были созданы в исследовательских центрах IBM.

Способы кодирования данных

Данные на магнитном носителе хранятся в аналоговой форме. В то же время сами данные представлены в цифровом виде, так как являются последовательностью нулей и единиц. При выполнении записи цифровая информация, поступая на магнитную го­ловку, создает на диске магнитные домены соответствующей полярности. Если во время записи на головку поступает положительный сигнал, магнитные домены поляризуются в одном направлении, а если отрицательный — в противоположном. Когда меняется по­лярность записываемого сигнала, происходит также изменение полярности магнитных доменов.

Если во время воспроизведения головка регистрирует группу магнитных доменов оди­наковой полярности, она не генерирует никаких сигналов.

Чтобы оптимальным образом расположить импульсы в сигнале записи, необработан­ные исходные данные пропускаются через специальное устройство, которое называет­ся кодером/декодером (encoder/decoder). Это устройство преобразует двоичные данные в электрические сигналы, оптимизированные в контексте размещения зон смены знака на дорожке записи. Во время считывания кодер/декодер выполняет обратное преобразование: восстанавливает из сигнала последовательность двоичных данных.

При работе с цифровыми данными особое значение приобретает синхронизация. Во время считывания или записи очень важно точно определить момент каждой смены знака. Если синхронизация отсутствует, то момент смены знака может быть определен неправильно, в результате чего неизбежна потеря или искажение информации. Чтобы предотвратить это, работа передающего и принимающего устройств должна быть строго синхронизирована. Существует два пути решения данной проблемы. Во-первых, синхро­низировать работу двух устройств, передавая специальный сигнал синхронизации (или синхросигнал) по отдельному каналу связи. Во-вторых, объединить синхросигнал с сиг­налом данных и передать их вместе по одному каналу. Именно в этом и заключается суть большинства способов кодирования данных.

Если данные и синхросигнал передаются по одному каналу, то можно осуществить их взаимную временную привязку при передаче между любыми двумя устройствами. Простейший способ сделать это — перед передачей ячейки данных послать синхрони­зирующий сигнал. Применительно к магнитным носителям это означает, что, например, ячейка, содержащая один бит информации, должна начинаться с зоны смены знака, ко­торая выполняет роль заголовка. Затем следует (или не следует) переход, в зависимости от значения бита данных. Заканчивается рассматриваемая ячейка еще одной зоной смены знака, которая одновременно является стартовой для следующей ячейки. Преимущество этого метода состоит в том, что синхронизация не нарушается даже при воспроизведении длинных цепочек нулей (или единиц), а недостаток — в том, что дополнительные зоны смены знака, необходимые только для синхронизации, занимают место на диске, которое могло бы использоваться для записи данных.

Поскольку количество зон смены знака, которые можно записать на диске, ограничено возможностями технологий производства носителей и головок, при разработке дисковых накопителей изобретаются такие способы

кодирования данных, с помощью которых мож­но было бы "втиснуть" как можно больше битов данных в минимальное количество зон смены знака. При этом приходится учитывать то неизбежное обстоятельство, что часть из них все равно будет использоваться только для синхронизации.

Хотя разработано великое множество разнообразных методов, сегодня реально ис­пользуются только три из них:

•частотная модуляция (FM);

•модифицированная частотная модуляция (MFM);

•кодирование с ограничением длины поля записи (RLL).

Дорожки и секторы

Дорожка — это одно "кольцо" данных на одной стороне диска. Дорожка записи на диске слишком велика, чтобы использовать ее в качестве единицы хранения информации. Во многих накопителях ее емкость превышает 100 тыс. байт, и отводить такой блок для хранения небольшого файла крайне расточительно. Поэтому дорожки на диске разбивают на нумерованные отрезки, называемые секторами.

Количество секторов может быть разным в зависимости от плотности дорожек и типа накопителя. Например, дорожка гибких дисков может содержать от 8 до 36 секторов, а дорожка жесткого диска — от 380 до 700. Секторы, создаваемые с помощью стандартных программ форматирования, имеют емкость 512 байт, но не исключено, что в будущем эта величина изменится.

Нумерация секторов на дорожке начинается с единицы, в отличие от головок и ци­линдров, отсчет которых ведется с нуля. Например, дискета HD (High Density) формата 3,5 дюйма (емкостью 1,44 Мбайт) содержит 80 цилиндров, пронумерованных от 0 до 79, в дисководе установлены две головки (с номерами 0 и 1), и каждая дорожка цилиндра разбита на 18 секторов (1-18).

В начале каждого сектора записывается его заголовок (или префикс — prefix portion), по которому определяется начало и номер сектора, а в конце — заключение (или суф­фикс — suffix portion), в котором находится контрольная сумма (checksum), необходимая для проверки целостности данных. Помимо указанных областей служебной информации, каждый сектор содержит область данных емкостью 512 байт.

Чтобы очистить секторы, в них зачастую записываются специальные последователь­ности байтов. Заметим, что, кроме промежутков внутри секторов, существуют проме­жутки между секторами на каждой дорожке и между самими дорожками. При этом ни в один из указанных промежутков нельзя записать "полезные" данные. Префиксы, суф­фиксы и промежутки — это как раз то пространство, которое представляет собой разницу между неформатированной и форматированной емкостями диска и "теряется" после его форматирования.

Емкость

После того как пользователь полностью заполняет все свободное пространство теку­щего жесткого диска, он начитает задумываться о том, какой объем памяти будет достаточ­ным. Вероятность того, что имеющегося пространства окажется слишком много, весьма незначительна, поэтому постарайтесь приобрести самый большой жесткий диск, который сможет вынести ваш бюджет. Современные системы используются для хранения объем­ных файлов различных форматов, к числу которых относятся цифровые фотографии, музыкальные записи и видеофрагменты, новейшие операционные системы, приложения и компьютерные игры.

В современных системах нехватка свободного места приводит к возникновению са­мых разных проблем, связанных главным образом с тем, что операционная система Win­dows и прикладные программы используют большой объем дискового пространства для виртуальной памяти и хранения временных файлов. Выход Windows за пределы емко­сти жесткого диска практически всегда приводит к неустойчивой работе системы, сбоям и потере данных.

Быстродействие

Быстродействие накопителя можно оценить по двум параметрам:

•скорости передачи данных (data transfer rate);

•среднестатистическому времени поиска (average seek time).

Скорость передачи данных

Скорость передачи данных показывает, насколько быстро выполняется запись или считывание данных, содержащихся на жестком диске. Скорость передачи данных носителя может быть выражена в виде полной скорости (максимальной или минимальной), максимальной или минимальной фактической скорости, а также в виде средней фактической скорости. Средняя скорость передачи данных считается более важной характеристикой, чем ско­рость передачи данных интерфейса. Это связано с тем, что средняя скорость представляет собой действительную скорость непосредственного считывания данных с поверхности жесткого диска. При этом максимальная скорость является, скорее, ожидаемой постоян­ной скоростью передачи данных.

Время ожидания

Временем ожидания называется среднее время (в миллисекундах), необходимое для перемещения головки к указанному сектору после достижения головкой определенной дорожки. В среднем эта величина равна половине времени, требующегося для одного оборота жесткого диска. При увеличении частоты вращения диска вдвое время ожидания уменьшится наполовину.

Время ожидания является одним из факторов, определяющих скорость чтения и записи накопителя. Уменьшение времени ожидания приводит к уменьшению времени доступа к данным или файлам

Среднее время доступа

Средним временем доступа к данным (в миллисе­кундах) называется сумма среднего времени позицио­нирования и времени ожидания.

Величина среднего времени доступа (среднее время позиционирования плюс время ожидания) представляет собой среднее количество времени, необходимое накопителю для обращения к произвольно расположенному сектору.

Надежность

Это среднестатистиче­ское время между сбоями {Mean Time Between Failures — MTBF), которое обычно колеб­лется от 20 до 500 тыс. часов и более.

 

1.2.Гибкие диски

Гибкие диски (дискеты) позволяют переносить доку­менты и программы с одного компьютера на другой, а также хранить информацию, не используемую постоянно на компьютере. Однако как носитель информации дискеты используются все меньше, посколь­ку они недостаточно надежны и позволяют хранить значительно меньше данных, чем другие носители информации.

Типы дискет.

 Наиболее распространены дискеты размером 3,5 дюйма (“Трёхдюймовые дискеты ”). Также существуют дискеты размером 5,25 дюймов. Они аналогичны по устройству но различаются лишь размером. Трехдюймовые дискеты предпочтительнее, поскольку они обеспечивают более надежное хранение информации (жесткий пластиковый корпус и металлическая защелка защищают поверхность дискеты от повреждений).

Емкость дискет.

 Дискеты различаются друг от друга по своей ем­кости, то есть количеству информации, которое на них можно запи­сать. Трехдюймовые дискеты чаще всего имеют емкость, 1,44 Мбайта, хотя встречаются старые дискеты емкостью 720 Кбайт.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           

Защита дискет от записи.

  На дискетах размером 3,5 дюйма имеется специальный переключатель — защелка, разрешающая или запреща­ющая запись на дискету - это черный квадратик в нижнем левом углу дискеты. Запись на дискету разрешена, если отверстие, закрываемое защелкой, закрыто, и запрещена, если это отверстие открыто.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   

 

1.3. Устройства оптического хранения данных

В устройствах оптического хранения запись и считы­вание осуществляются на вращающийся диск с помощью лазерного луча.

Впадины и площадки

Считывание информации представляет собой процесс регистрации колебаний луча маломощного лазера, отраженного от металлической поверхности диска. Лазер посылает сфокусированный луч света на нижнюю часть диска, а светочувствительный фоторецеп­тор улавливает отраженный луч. Луч лазера, попавший на площадку (плоскую поверх­ность дорожки), всегда отражается обратно; в свою очередь, луч, попавший во впадину на дорожке, обратно не отражается.

Диск вращается над лазером и рецептором (приемником), поэтому лазер непрерывно излучает свет, а рецептор воспринимает то, что в сущности является набором световых вспышек, повторяющих рисунок впадин и площадок, по которым проходит лазерный луч. Всякий раз, когда луч лазера пересекает границы впадины, изменяется состояние отраженного сигнала. Каждое изменение отраженного сигнала, вызванного пересечением границы впадины, преобразуется в бит со значением 1. Микропроцессоры накопителя пересчитывают переходы светлый/темный и темный/светлый (т. е. границы впадины) в единицы (1); область, не содержащая переходов, представляется нулем (0). Полученный набор двоичных разрядов затем преобразуется в данные или звук.

Глубина отдельных впадин, образующих дорожку компакт-диска, равна 0,125 микрона, а их ширина — 0,6 микрона (1 микрон равен миллионной части метра). Минимальная дли­на впадин или площадок составляет 0,9 микрона, максимальная — 3,3 микрона (рис. 1.3.1).

Высота впадины относительно плоскости площадки имеет особое значение, так как она непосредственно связана с длиной волны луча лазера, используемого при чтении диска. Высота впадины (штриха) составляет ровно 1/4 часть длины волны лазерного луча. Таким образом, луч лазера, попавший на площадку, проходит расстояние, которое на половину длины волны (1/4 + 1/4 = 1/2) больше расстояния, пройденного лучом, отразившимся от впадины. Это означает, что световой луч, отраженный от впадины, на 1/2 длины волны не совпадает по фазе со световыми лучами, отражаемыми от поверхности диска. Волны, находящиеся в противофазе, гасят друг друга, тем самым значительно уменьшая количество отражаемого света. В результате впадины, несмотря на покрытие металлической отражающей пленкой, становятся "черными" (т. е. не отражающими свет).

Дорожки и секторы

Впадины (штрихи) образуют единственную спиральную дорожку с расстоянием 1,6 микрона между витками, что соответствует плотности дорожек 625 витков на милли­метр или 15875 витков на дюйм. Стандартный 74-минутный (650 Мбайт) диск в целом содержит 22 188 витков. Диск разделен на шесть основных областей, представленных на рис.1.3.2.

•Область фиксирования диска. Область фиксирования (посадки) представляет со­бой центральную часть компакт-диска с отверстием для вала проигрывателя. Эта область не содержит какой-либо информации или данных.

• Область калибровки мощности (РСА). Эта область существует только на перезапи­сываемых дисках (CD-R/RW) и используется только дисководами перезаписывае­мых дисков для определения мощности лазера, необходимой для оптимального вы­жигания диска.

• Программируемая область памяти (РМА). Эта область, существующая только на перезаписываемых дисках (CD-R/RW), представляет собой зону, используемую для записи временной таблицы оглавления (Table Of Content — ТОС). После завершения сеанса записи информация ТОС переписывается на нулевую дорожку.

•Нулевая дорожка. Эта дорожка содержит оглавление диска (или сеанса) в кодировочном канале Q. Оглавление включает в себя начальные адреса и длины всех доро­жек (музыкальных или дорожек данных), общую длину программной области (обла­сти данных), а также информацию о каждом сеансе записи. Компакт-диск, записан­ный полностью за один сеанс (в режиме DAO или Disk At Once), содержит только одну нулевую дорожку. Диски, записанные в течение нескольких сеансов, включа­ют в себя несколько нулевых дорожек, которыми начинается каждый сеанс записи. Нулевая дорожка занимает 4 500 секторов диска. Нулевая строка также указывает, является ли данный диск многосеансовым (т. е. многократно перезаписываемым); кроме того, она указывает следующий адрес записи диска, если он не заполнен.

•Программная (информационная) область. Область диска, которая начинается на расстоянии 25 мм от его центра.

•Конечная зона. Эта область отмечает конец программной (информационной) обла­сти диска или же завершение сеанса записи на многосеансовом диске. Конечная зона не содержит каких-либо данных и используется только в качестве маркера. Первая конечная зона (или единственная, если диск записан в течение одного се­анса или в режиме Disk At Once) занимает 6750 секторов. Все последующие конечные зоны многосеансового диска занимают 2250 секторов.

Диски CD - ROM — это оптический носитель информации, предназначенный только для чте­ния, на котором может храниться до 650 Мбайт данных.

Доступ к данным, хранящимся на CD-ROM, осуществляется быстрее, чем к данным, записанным на дискетах, но все же значительно медленнее, чем на современных жестких дисках. Термин CD-ROM относится как к самим компакт-дискам, так и к устройствам (накопителям), в которых информация считывается с компакт-диска.

Диски CD - R

Диски CD-R работают по тем же принципам, что и стандартные CD-ROM. На обычных ком­пакт-дисках спиральная дорожка выдавливается или штампуется в поликарбонатной мас­се. В свою очередь, диски CD-R содержат рисунок впадин, выжженный на приподнятой спиральной дорожке. Таким образом, впадины представляют собой темные (выжженные) участки, отражающие меньшее количество света. В целом отражательная способность впадин и площадок остается такой же, как и на штампованных дисках, поэтому обычные дисководы CD-ROM и проигрыватели музыкальных компакт-дисков читают как штампо­ванные диски, так и диски CD-R.

Диски CD -R W

Носители CD-RW имеют четыре основных отличия. Если говорить кратко, то для дисков CD-RW характерно следующее:

     • они могут перезаписываться;

•имеют более высокую стоимость;

•отличаются меньшей скоростью записи;

•имеют более низкую отражательную способность.

Диски DVD

DVD (Digital Versatile Disc) — это цифровой универсальный диск или, проще говоря, компакт-диск высокой емкости. Цифровые универсальные диски используют ту же самую оптиче­скую технологию, что и компакт-диски, и отличаются только более высокой плотностью записи. Стандарт DVD значительно увеличивает объем памяти и, следовательно, объем приложений, записываемых на компакт-дисках. Диски CD-ROM могут содержать мак­симум 737 Мбайт данных (80-минутный диск), что на первый взгляд кажется довольно неплохим показателем. К сожалению, этого уже недостаточно для многих современных приложений, особенно при активном использовании видео. Диски DVD, в свою очередь, могут содержать до 4,7 Гбайт (однослойный диск) или 8,5 Гбайт (двухслойный диск) данных на каждой стороне, что примерно в 11,5 раза больше по сравнению со стандарт­ными компакт-дисками. Емкость двухсторонних дисков DVD, конечно, в два раза выше односторонних. Однако в настоящее время для считывания данных со второй стороны приходится переворачивать диск.

В соответствии со оригинальным стандартом, DVD-диск является односторонним, однослойным и содержит 4,7 Гбайт информации. Новый диск имеет такой же диаметр, как современные компакт-диски, однако он в два раза тоньше (0,6 мм). Применяя сжа­тие MPEG-2, на новом диске можно разместить 135 минут видео — полнометражный фильм с тремя каналами качественного звука и четырьмя каналами субтитров. Значение емкости диска не случайно: стандарт создавался в ответ на требования представителей киноиндустрии, давно искавших недорогую и надежную замену видеокассетам.

Дорожки и секторы DVD

Впадины (штрихи) образуют единственную спиральную дорожку (в каждом слое) с расстоянием 0,74 микрона между витками, что соответствует плотности дорожек 1 351 витков на миллиметр или 34 324 витков на дюйм. В целом это составляет 49 324 витков, а общая длина дорожки достигает 11,8 км (или 7,35 мили). Дорожка разбита на секторы, каждый из которых содержит 2048 байт данных. Диск разделен на четыре основные области.

•Область фиксирования (посадки) диска. Представляет собой центральную часть компакт-диска с отверстием для вала проигрывателя. Эта область не содержит ка­кой-либо информации или данных.

•Начальная область. Включает в себя буферные зоны, код ссылки, а также, главным образом, зону служебных данных, содержащую информацию о диске. Зона слу­жебных данных состоит из 16 секторов, продублированных 192 раза, что состав­ляет в целом 3 072 сектора данных. В этих секторах расположены данные о диске, в частности указана категория диска и номер версии, размер и структура диска, максимальная скорость передачи данных, плотность записи и распределение зоны данных. В целом начальная область занимает до 196607 секторов диска. Базовая структура всех секторов DVD, в отличие от компакт-дисков, одинакова. Секторы буферной зоны начальной области содержат только символы ООН (шестнадцатеричные нули).

•Область данных. Содержит видео, аудио или другого типа данные и начинает­ся с сектора под номером 196608 (ЗООООЬ). В общей сложности область данных однослойного одностороннего диска может содержать до 2 292 897 секторов.

•Конечная (или средняя) зона. Отмечает завершение области данных. Секторы ко­нечной зоны содержат только значения ООН. В том случае, если диск имеет два слоя

 записи и записан в режиме обратного считывания (Opposite Track Path — ОТР), где второй слой начинается с внешней стороны диска и считывается в противоположном по отношению к первому слою направлении, эта зона называется средней.

Центральное отверстие диска DVD имеет диаметр 15 мм, т. е. его края расположены на радиусе 7,5 мм от центра диска. Область фиксирования диска (Hub Clump Area — НСА) начинается от края центрального отверстия и заканчивается на расстоянии 16,5 мм от центра диска. Начальная (или нулевая) область начинается в 22 мм от центра диска. Область данных начинается на радиусе 24 мм и завершается конечной (или средней) об­ластью, расположенной на расстоянии 58 мм от центра диска. Формально дорожка диска заканчивается на расстоянии 58,5 мм от его центра; затем следует буферная зона шири­ной 1,5 мм. Как правило, спиральная дорожка стандартного DVD начинается с нулевой области и заканчивается конечной (средней) зоной, расположенной на расстоянии 58,5 мм от центра диска или 1,5 мм от его внешнего края. Длина одной спиральной дорожки дости­гает 11,84 км (или 7,35 мили).

Существуют однослойные и двухслойные, а также односторонние и двухсторонние версии дисков DVD. Двухсторонние диски, в сущности, представляют собой два односто­ронних диска, склеенных тыльными сторонами друг с другом. Между двух и однослой­ными версиями имеется более существенное различие. Длина впадин (штрихов) двух­слойных дисков немного больше, что приводит к незначительному уменьшению емкости диска.

DVD - R

Это носитель, на который можно записывать один раз, как и на CD-R. Подобно CD-R, он является идеальным решением для архивирования данных и создания дистрибутивов.

DVD - RW

Стандарт DVD-RW представляет собой расширение стандарта DVD-R (так же, как CD-RW является расширением CD-R).

DVD + RW

DVD+RW может использоваться не только для хранения данных, но и для непосред­ственной записи видеофрагментов в формате DVD-Video. Это существенное техническое достижение в области перезаписываемых DVD, благодаря которому накопители DVD+RW могут полностью заменить потребительские видеомагнитофоны.

Для стандарта DVD+RW характерны следующие особенности:

•односторонние диски (4,7 Гбайт);

•двухсторонние диски (9,4 Гбайт);

•до 4 часов видеозаписи (односторонние диски);

•до 8 часов видеозаписи (двухсторонние диски);

• бесконтейнерные диски;

•интегрированная система выявления дефектов;

•быстрое форматирование;

•технологии последовательной и произвольной записи;

•спиральная канавка с радиальным колебанием;

•после завершения записи все физические параметры соответствуют требованиям спецификации DVD-ROM.

 

 

2. Устройства ввода/вывода информации

2.1. Клавиатура

Со времен появления персонального компьютера вплоть до самого последнего времени внешний вид и структура клавиатуры оставались практически неизменными.

Но кое-какие изменения все-таки были.

В 1995 году, после выхода операционной системы Windows 95, при­вычные, 101-клавишные устройства были заменены клавиатурами со 104/105 клавишами. Три новые клавиши были добавлены специально, чтобы реализовать некоторые возможности новой операционной сис­темы.

Еще ряд изменений был связан с эргономическими показателями, т. е. с необходимостью соответствия новых клавиатур современным требованиям медицины. Было замечено, что при каждодневной интен­сивной работе со старыми плоскими клавиатурами у «операторов ЭВМ» начинало развиваться профессиональное заболевание кистей рук. Поэтому сейчас на рынке появилось множество новых, «эргоно­мичных» клавиатур самых причудливых форм: как бы «разломанных» надвое, изогнутых, снабженных подставками для кистей и т. д.

Наконец, последнее нововведение. Все более популярными стано­вятся клавиатуры на ИК-лучах, не требующие шнура для подключения к системному блоку. Передача сигналов с такой клавиатуры осуществ­ляется по принципу аналогичному «дистанционному управлению».

Традиционно все имеющиеся на компьютере клавиши делят на две группы:

Буквенно-цифровые, предназначенные для ввода информации. На­жатие каждой из этих клавиш «посылает» в компьютер команду вывес­ти на экран букву или цифру. «Значение» этих клавиш является посто­янным и не меняется — вне зависимости от «запускаемых» на вашем компьютере программ. Буквенные клавиши могут работать как в режи­ме латинских, так и русских букв. Схема их расположения — «расклад­ка» — соответствует той, которая используется в традиционных пишу­щих машинках. Совершенно особой является группа цифровых кла­виш в правой части клавиатуры: она может работать как в буквенно-цифровом режиме, так и просто в цифровом

Функциональные клавиши предназначены для отдания компьютеру команды выполнить какую-либо операцию.

Дополнительные клавиши.

Ус ловно делятся на три группы:

1. Клавиши управления питанием (включение/выключение ПК (Power) и перевод компьютера в «спящий» режим (Sleep)).

2. Клавиши для управления программами Интернет (открыть брау­зер, запустить программу электронной почты и т. д.).

3. Мультимедиа-клавиши (запуск воспроизведения компакт-диска, клавиши перехода между песнями, управление громкостью).

 

Конструкции клавиш

В современных клавиатурах используется несколько типов клавиш. В большинстве клавиатур установлены механические переключатели, в которых происходит замыкание электрических контактов при нажатии клавиш. В некоторых клавиатурах высокого класса используются бесконтактные емкостные датчики.

Наиболее широко распространены контактные клавиатуры. Существуют следующие их разновидности:

•с механическими переключателями;

•с замыкающими накладками;

•с резиновыми колпачками;

•мембранные.

Механические переключатели

В чисто механических переключателях (рис.1) происходит замыкание металличе­ских контактов. В них для создания "осязательной" обратной связи зачастую устанавли­вается дополнительная конструкция из пружины и смягчающей пластинки. При этом вы ощущаете сопротивление клавиши и слышите щелчок.

Механические переключатели очень надежны, их контакты обычно самоочищающие­ся. Они выдерживают до 20 млн срабатываний и стоят вторыми по долговечности после емкостных датчиков. Обратная связь у них просто превосходная.

Замыкающие накладки

 

Клавиши с замыкающими накладками широко применялись в старых клавиатурах. Они использовались в большинстве старых совместимых клавиатур компании Keytronics и др. В них прокладка из пористого материала с приклеенной снизу фольгой соединяется с кнопкой клавиши (рис.2). При нажатии клавиши фольга замыкает печатные контакты на плате. Когда клавиша отпускается, пружина возвращает ее в исходное положение. При этом пористая прокладка смягчает удар, но клавиатура становится слишком "мягкой". Основной недостаток этой конструкции — отсутствие щелчка при нажатии (нет обратной связи), поэтому в системах с такой клавиатурой часто приходится программным образом выводить на встроенный динамик компьютера какие-нибудь звуки, свидетельствующие о наличии контакта.

Еще один недостаток такой конструкции состоит в том, что она весьма чувствительна к коррозии фольги и загрязнению контактов на печатной плате.

Резиновые колпачки

Клавиатура с резиновыми колпачками похожа на предыдущую конструкцию, но пре­восходит ее во многих отношениях. Вместо пружины в ней используется резиновый колпачок с замыкающей вставкой из той же резины, но с угольным наполнителем. При нажатии клавиши шток надавливает на резиновый колпачок, деформируя его. Деформа­ция колпачка сначала происходит упруго, а затем он "проваливается". При этом угольный наполнитель замыкает проводники на печатной плате. При отпускании резиновый колпа­чок принимает первоначальную форму и возвращает клавишу в исходное состояние.

 Мембранная клавиатура

Эта клавиатура является разновидностью предыдущей, но в ней нет отдельных клавиш: вместо них используется лист с разметкой, который укладывается на пластину с резиновыми колпачками. При этом ход каждой клавиши ограничен, и такая клавиатура не годится для обычной печати. Мембранные клавиатуры часто используются в пультах управления (станками, агрегатами и т. п.), т. е. там, где необходимо вводить большие объемы данных.

Мембранные клавиатуры обеспечивают более надежный и жесткий контакт, чем кла­виатуры с резиновыми колпачками или устаревшие клавиатуры с замыкающими наклад­ками, но по чувствительности уступают механическим или емкостным переключателям.

Емкостные датчики

Это единственные бесконтактные переключатели, которые получили широкое рас­пространение (рис.4). Клавиатуры с такими датчиками дороже резиновых, но более устойчивы к загрязнению и коррозии. Для обеспечения обратной связи в этих клавиатурах используются цилиндрические (винтовые) пружины. В емкостных датчиках нет замыкающихся контактов. Их роль выполняют две сме­щающиеся относительно друг друга пластинки и специальная схема, реагирующая на изменение емкости между ними. Клавиатура представляет собой набор таких датчиков.

 

2.2. Сканер

Две главные задачи, для решения ко­торых вам может потребоваться сканер:

•сканирование изображений;

•сканирование текста для дальнейшего распознавания (перевод из формата «картинки» с непонятными закорючками в формат собст­венно текста).

Разреша­ющая способность.

 Для сканера, как и для принтера, это ос­новная характеристика. Измеряется она точно так же, в точках на дюйм(dpi). Параметров разрешающей способности у сканера два — оптическое (реальное) и программное. Оптическое раз­решение — это показатель первичного сканирования; Так, оптическое разрешение сканера может составлять 300x600 dpi, а программное до — 4800x4800 dpi. Однако «программное» разрешение сканера — величина вторичная.

Разрешение сканера, как и монитора, имеет два показателя — по го­ризонтали и вертикали. Например, 600x300, 600x600, 800x800 dpi. Од­нако чаще всего употребляют только первое значение — 500, 600, 800 или 1200dpi.

Р азрядность.

Разрядностьсканера, которая из­меряется в битах. Фактически она означает то количество информа­ции, которая понадобится для оцифровки каждой точки изображения. А так же количество цветов, которое способен распознать ваш ска­нер: 24 бита соответствуют 16,7 миллионам цветов, 30 бит — 1 милли­арду.

Ручные сканеры — самые небольшие и дешевые: такой сканер зани­мает не больше места, чем книжка среднего формата. Однако при обращении с таким сканером нужна сно­ровка: вам придется медленно и равномерно проводить этим устройст­вом, похожим по виду на насадку для домашнего пылесоса, по всей площади сканируемого изображения. Дрогнет рука молодого хирурга — и прощай, качество!

Планшетный сканер. Сканеры этого типа представляют собой что-то вроде большого планшета. Бумажный лист с изображением или текстом кладется на прозрачную стеклянную поверхность, под кото­рой «снует» распознающий элемент сканера, прибор закрывается крышкой. А дальше сканер сделает все сам. Успешно работают с форматом картинки вплоть до А4 — стандартной машинописной страницы. Есть, конечно, сканеры формата A3 и даже А2.

Есть, конечно же, еще и другие типы сканеров: листовые, протяги­вающие изображение сквозь свое нутро, специализированные сканеры для фотографий и слайдов и т. д.

Процесс сканирования – это преобразование документа или изображения в цифровую форму.

Сканеры подобны устройствам копирования, только вместо печати копии сканер передает оцифрованные данные в компьютер. Сканеры можно разделить на несколько групп: по типу интерфейса, способу формирования сигнала и типу сканируемых документов. После сканирования документа с помощью специальных программ данные передаются в компьютер для обработки, т.е. скани