Устройства хранения информации

Аппаратное обеспечение включает в себя все физические части компьютера (ЭВМ), но не включает информацию (данные), кот. он хранит и обрабатывает, и программное обеспечение, которое им управляет: материнская плата, системная шина, память, микропроцессор, накопители информации, видеоподсистема, аудиоподсистема, устройства ввода, устройства вывода, устройства связи.

1. Накопители на гибких магнитных дисках (флоппи диски, FDD). В основе этих устройств хранения лежит гибкий магнитный диск, помещенный в твердую оболочку. Существует три типа накопителей на гибких магнитных дисках (8"; 5,25"; 3,5"), и несколько типов SS, DS, DD, HD, EHD. Емкость - от 160 Кб (SD) до 2,88 Мб (EHD (extra high density) - сверхвысокая плотность). В данный момент применяются в основном дискеты типа HD (high density - высокая плотность) формата емкостью 1,44 Мб. Размеры Floppy-дисков удобны, цена невысока и они достаточно надежны в эксплуатации.

2. Zip и Jaz Iomega discs. Были созданы для замены гибких магнитных дисков. В дисках Zip используются тонкие магнитные покрытия с высокой коэрцитивной силой. Емкость - до 250 Мб. Jaz представляет собой сменный картридж емкостью выше 1 Гб.

3. Магнито-оптические диски выпускаются размером 3,5 и 5,25 дюймов емкостью выше 1 Гб.

4. Магнитные ленты (magnetic tapes). Современные магнитные ленты напоминают обычные магнитофонные кассеты и характеризуются строго последовательным доступом к содержащейся на них информации. Емкость до нескольких гигабайт.

Оптические диски

CD (Compact Disk Read Only Memory) Максимальная емкость CD-ROM составляет около 750 Мбайт и 180 Мбайт для дисков диаметром 12 и 8 см соответственно. Бывают двух видов:

· одноразовой записи (CD-R) - м. записывать, но нельзя стирать.

· многоразовой записи (CD-RW) - м. записывать и стирать до 1000 раз

DVD (Digital Versatile Disc - цифровой многоцелевой диск или Digital Video Disk - цифровой видеодиск) - это семейство оптических дисков с большой емкостью, достигнутой за счет применения лазера в спектре видимого красного излучения - 635 нм (в отличие от CD, где применяется лазер инфракрасного излучения - 780 нм), что позволило увеличить плотность записи. 4 типа по конструкции

- DVD-5: односторонний диск с однослойной записью и max емкостью 4,7 Гб.

- DVD-9: это двухуровневый односторонний диск с max емкостью 8,5 Гбайт.

- DVD-10: однослойный двухсторонний диск с одним информационным слоем и max емкостью 9,4 Гб;

- DVD-18: двухстор. диск с двумя информационными слоями и max емкостью 17 Гб.

Также бывают двух видов: одноразовой записи (DVD -R) и многоразовой записи (DVD -RW).

6. Винчестер (Hard Disk Drive, HDD, накопитель на жестких магнитных дисках, жесткий диск, "винт", "хард") - это устройство, предназначенное для долговременного хранения информации (операционных систем, программ и данных). По способу записи и чтения информации винчестеры относятся к магнитным накопителям.

Жесткий диск имеет несколько основных параметров:

· Протокол передачи данных.

· Скорость вращения шпинделя - это скорость, с которой вращаются диски. Измеряется в оборотах в минуту (rpm). Она влияет:

- на скорость чтения с поверхности диска.

- на время доступа к нужной информации.

· Объём. Измеряется в гигабайтах (Gb).

· Плотность записи. Измеряется в гигабайтах на пластину. Внутри HDD находится один или несколько дисков. Она влияет: на скорость, на охлаждение, Объем КЭШа,

7. Blueray данных дисков плостность увеличена.

8. Hush-диски не содержат подвижных частей, компактное устройство относительно дешевое. ограниченные по записи.

Видеокарта

Обработкой видео-данных занимается видеокарта. Это устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора. В процессе развития использовались следующие стандарты

· MDA (Monochrome Display Adapter) MGA (Monochrome Graphics Adapter) - одна из первых графических плат MDA (1981) работала только в текстовом режиме с разрешением 25х80 символов (физически 720x350 точек)

· CGA (Color Graphics Adapter) - первая цветная графическая плата. Она могла работать либо в текстовом режиме с разрешениями 40x25 и 80x25 (матрица символа - 8x8), либо в графическом с разрешениями 320x200 или 640x200.

· EGA (Enhanced Graphics Adapter) - улучшенный графический адаптер, с расширенной до 64 цветов палитрой. Было улучшено разреш-е до 640x350 точек.

· MCGA (Multi Color Graphics Array) - многоцветный графический адаптер. Текстовое разрешение было поднято до 640x400. Кол-во цветов увел. до 262144.

· VGA (Video Graphics Array - графический видео массив). Это фактический стандарт видеоадаптера с конца 80-х годов. Добавлены текстовое разрешение 720x400 и графический режим 640x480. Дальше появился стандарт IBM 8514/a с разрешениями 640x480x256 и 1024x768x256, и IBM XGA с текстовым режимом 132x25 (1056x400) и увеличенной глубиной цвета (640x480x65K).

· SVGA (Super Video Graphics Array), видеографическая матрица высокого класса, превосходят VGA по разрешению (от 800*600 и выше) и/или количеству цветов (True Color 16-32 млн цветов). Является стандартом среди видео-карт с 1992 года.

Основные характеристики видеокарты:

1. Видеопамять. В ней хранится изображение. Ее объем определяет максимально возм.е разрешение. Разрешение характеризуется тремя составляющими: по горизонтали, по вертикали и кол-вом возможных цветов точки.

4. Video RОM (ПЗУ). Служит для хранения видео-BIOS-а, экранных шрифтов и прочей, необходимой для первоначального запуска адаптера, информации. В видеокарту встраиваются графические ускорители - специализированные графические сопроцессоры, увеличивающие эффективность видеосистемы. Их применение освобождает центральный процессор от большого объёма операций с видеоданными. Существуют 2D- и 3D-ускорители для работы с 2- и 3-мерной графикой.

2. ЦАП (цифро-аналог. преобразов.) преобразует дискретные цифров.хар-ки изобрет. в аналог. значения напряжения.

3. граф. процессор оснавн. задача граф. процесс. выдача кадров изображен.на монитор с определ. частотой

 

14. ЭЛТ-Мониторы

ЭЛТ (на основе электроннолучевой трубки) кинескоп. ЭЛТ-мониторы: главная часть монитора – электроннолучевая трубка, в которой происходит непрерывная бомбардировка электронами люминисцентного экрана из 3-х электронных пушек разных цветов. Для того, чтобы электронный луч каждой пушки попадал на люминофор только данного цвета и не возбуждал др. точки доступ к ним преграждается теневой маской, которая изготовлена из железоникелевого сплава. От качества отверстий и поверхности маски зависит четкость изображения и частота его цветов. Различают 3 вида теневых масок:

1) теневая маска; (минимальное расстояние между люминофорными элементами одинакового цвета называется шагом точки. Измеряется в миллиметрах (мм).

2) щелевая маска; (люминофорные элементы расположены в вертикальных ячейках, а маска сделана из вертикальных линий. Вертикальные полосы разделены на ячейки, которые содержат группы из трех люминофорных элементов трех основных цветов. Минимальное расстояние между двумя ячейками называется щелевой шаг. Чем меньше значение шага щели, тем выше качество изображения на мониторе.

3) апертурная решетка; апертурная решетка содержит серию нитей, состоящих из люминофорных элементов выстроенных в виде вертикальных полос трех основных цветов.

Теневая и щелевая маски обеспечивают более высокое напряжение, а следовательно большую четкость деталей. Апертурная решетка проводит больше света чем теневая маска, поэтому цвета на экране более яркие и насыщенные. Меньшая вероятность появления муара там, где апертурная решетка. ЭЛТ-монитор имеет срок службы, который в среднем составляет пять лет эксплуатации. После на экране монитора могут потускнеть цвета или появиться различные пятна, искажения изображения и другие дефекты, которые могут привести как к некомфортной работе, так и к порче зрения.

Основные характеристики ЭЛТ-мониторов:

1. размер по диагонали 17 дюймов (в ЭЛТ-мониторах действительный размер изображения меньше на 1 дюйм);

2. разрешение – чем выше разрешение, тем лучше;

3. частота кадровой развертки – кол-во раз, кот. сменится изображение на экране за 1 секунду, параметр, кот. влияет на зрение человека, при малой частоте ощущается мерцание. Необходимо выставлять 85 Гц и выше.

4. шаг точки(зерно) – измеряется в сотых долях миллиметра. Шаг – расстояние м/у смежными RGB-группами. Чем меньше зерно, тем больше точек приходится на единицу длины. В современных мониторах зерно составляет 0,21-0,23 мм.

5. покрытие экрана. В современных мониторах применяется антибликовое покрытие. На поверхность экрана наносится химическое вещество, которое обеспечивает эффект, в результате которого свет не отражается от поверхности.

6. уровень излучения –иногда применяются защитные фильтры(сеточные, пленочные, стеклянные). Фильтры не только защищают от излучения, но также повышают контрастность изображения.

ЖК-мониторы

2) ЖК-мониторы – ЖК-экран состоит из 2 стеклянных панелей(подложек), м/у которыми размещается слой ЖК-вещества. Как в обычном мониторе экран ЖК представляет собой совокупность отдельных элементов ЖК-ячеек, каждая из которых генерирует один пиксель изображения. Однако, в отличие от зерна люминофора ЭЛТ-монитора ЖК-ячейка сама не генерирует свет, а лишь управляет интенсивностью проходящего света, поэтому ЖКМ всегда имеют подсветку. Т. обр. принцип получения изображения основан на том, что жидкие кристаллы способны менять ориентацию в производстве под действием света и изменять свойства данного светового луча. Выделяют 2 типа ЖКМ:

А) ЖКМ с пассивной матрицей – ограничен угол обзора; время отклика очень большое. Используются в современных мониторах.

Б) ЖКМ с активной матрицей – каждая ячейка управляется транзистором (ТПТ – тонко пленочные транзисторы).

Основные характеристики мониторов:

1. размер и ориентация экрана; номинальная область совпадает с рабочей областью. М. выставить портретную или ландшафтную ориентацию.

2. разрешение – особенность в том, что ЖКМ предназначены для работы с каким-либо одним разрешением. При использовании других разрешений появляется лестничный эффект, это обусловлено тем, что пиксель изображения м.б. образован только целым кол-вом ячеек. Если необходимо снизить разрешение, то по ряду причин она не является столь жесткой.

3. частота – для комфортной работы достаточно, чтобы частота была 60 Гц, это обусловлено тем, что ЖК-ячейки обладают большей инерционностью по сравнению с люминофором.

4. время реакции пикселя(инерционность) это время необходимое пикселю для смены цвета; время, которое необходимо транзистору изменить пространственную ориентацию жидких кристаллов, выражающихся в миллисек.

5. яркость – чем выше яркость, тем более красочное изображение, менее заметны блики, а также увеличивается угол обзора –150-200кандел/метр квадратный.

6. Контрастность – соотношение уровня яркости м/у самым светлым и самым темным участками, кот. отображают монитор.

7. угол обзора – максимальный угол обзора определяется как угол при котором контрастность уменьшается в 10 раз. Угол по цвету и угол по контрасту различают.

Устройства ввода

Клавиатура -- одно из самых распространенных на сегодня устройств ввода информации в компьютер. Она позволяет нажатием клавиш вводить символьную информацию. Ключевой принцип работы клавиатуры заключается в том, что она воспринимает нажатия клавиш и преобразует их в двоичный код, индивидуальный для каждой клавиши.

1868 Шольц. Клав. в алф.порядке. 1878 другое расположение.

Мышь. 1968Энгельбард. Два перпенд.колеса в дерев.коробке. Восприним. свое переем. в плоскости и перед. эту инф. компу.Оптич. мыши самые популярные, сделаны на базе микросхемы, кот. сод. фотосенсор и процессор обраб. изобр. Сейчас попул. лазерные: *надежность, *высокое разрешение,*успешн. работа на зерк. и стекл.поверхностях, *низкое энергопотребление.

Сканеры. Принцип действия. Лист бумаги с текстом или рисунком освещается специальным источником света. Когда свет отражается от оригинала или проходит через него, амплитуда его сигнала слегка ослабевает. Это изменение регистрируют датчики сканера, кот. измеряют разницу м/у световыми значениями. Разница преобразуется в оттенок и определяет цвет пикселей.

З типа сканера:. В планшетных сканерах используются приборы с зарядовой связью (Charged-coupled devices - CCD), в барабанных - фотоэлектронные умножители, ручные сканеры.

Отличие. В случае увеличения интенсивности источника света происходит насыщение полупроводникового элемента ПЗС, т.е. увеличение освещенности практически не увеличивает выходной ток. Поэтому системы с полупроводниковыми считывающими элементами имеют меньший динамический диапазон входного сигнала и больший уровень шумов по сравнению с устройствами, построенных на базе ФЭУ.

Характеристики.

Различают два вида разрешений. Оптическое разрешение (истинное) - это кол-во ПЗС-элементов, задействованных при сканировании оригинала, на единицу длины. Т.е. когда вы сканируете при разрешении, превышающем оптическое, сканер выполняет интерполяцию дополнительных пикселей, т.е. оценивает их возможные значения.

Битовая глубина показывает, сколько разных цветовых оттенков способно прочитать сканирующее устройство. Сегодня используются 30-, 36-, 48-битовые сканеры. используя 16 бит на 1 канал - свыше 300 миллиардов оттенков.

Динамический диапазон - это диапазон тех оттенков, кот. может прочитать сканер. Динамический диапазон часто называют плотностью, которой измеряют чувствительность сканера при распознавании деталей в самой светлой и самой темной областях изображения.

Оттенки темного изображения точно распознать труднее всего, поэтому значения уровня плотности оценивают самую темную часть диапазона сканера. Т.е. у сканера уровень плотности должен быть выше, чем у сканируемого материала, т.к. не удастся воспроизвести все цвета.

Устройства вывода

Матричные принтеры

Идея матричных печатающих устройств заключается в том, что требуемое изображение воспроизводится из набора отдельных точек, получающихся под действием иголок, ударяющих через красящую ленту по бумаге и оставляющих на ней след. Иголки закреплены в печатающей головке и приводятся в движение электромагнитами.. Существуют 9-, 18- и 24-игольчатые принтеры и строчный принтер. Достоинства этих принтеров определяются, в первую очередь их универсальностью, которая заключается в способности работать с любой бумагой, а также низкой стоимостью печати. Недостатки– скорость печати, шум.

Струйные принтеры

Принцип, лежащий в основе струйной печати с использованием жидких чернил, состоит в нанесении капелек чернил непосредственно на поверхность бумаги, пленки или ткани. Импульсная печатающая головка струйного принтера, подобно головке матричного принтера, состоит из вертикального ряда камер, способных нанести на бумагу одну или несколько вертикальных полосок. Благодаря высокой скорости полета капель допускается использовать поверхности с сильными неровностями и в зависимости от требований к качеству печати размещать их на расстоянии 1-2 см от сопла-распылителя.

3 метода выталкивания жидкости: пьезоэлектрическийметод газовых пузырей(термическая)капля по требованию(электростатическая)

При термической струйной печати капля образуется с пом. нагревания жидкой краски до её испарения. Появляется пузырёк, ещё наз. “пузырьковая”. Под давлением пузырька пара из сопла выбрасывается капля краски. В пьезо способах печ. образование капли происходит за счёт изменения V в красочной камере посредством пъезоэл. эффекта. Сущ. Различ. вар-ты электростатич, одако общим для всех явл-ся то, что м/у системой струйной печ. и бум. сущ. эл. поле. В соотв. с изобр-ем в системе устанавл. либо равновесие сил, либо поверхностное натяжение м/у краской и вых. соплом, изменяется под действием сил поля таким образом, что происходит отделение капли краски.

Качество струйной печати зависит, главным образом, от трех основных факторов: качества печатающего узла (разрешение), качества чернил (передача полутонов и цвета), типа используемого носителя (насколько хорошо данные чернила сочетаются в данным типом бумаги или пленки).

Лазерные принтеры Главная часть - фоторецептор (барабан), кот. представляет собой специальный материал, нанесенный на металлическую основу. Ф. заряжается коротроном заряда, кот. представляет собой металлическую проволоку или же резиновый вал с металлической основой. После зарядки на фоторецептор подается изображение, которое освещается мощным источником света (лазером) и проецируется через систему зеркал. Те места на фоторецепторе, на кот. падает свет меняют свой потенциал или вообще теряют заряд. Т.О. на фоторецепторе остается рисунок оригинала в виде заряженных участков. Затем фоторецептор входит в контакт с магнитным валом, кот. покрыт смесью тонера и носителя. Тонер представляет собой пыль, состоящую из мельчайших частиц определенного цвета.