Позиционная и непозиционная системы счисления

Понятие алгебры логики

Алгебра логики (алгебра высказываний) — раздел математической логики, в котором изучаются логические операции над высказываниями. Чаще всего предполагается, что высказывания могут быть только истинными или ложными, то есть используется так называемая бинарная или двоичная логика, в отличие от, например, троичной логики.

Базовыми элементами, которыми оперирует алгебра логики, являются высказывания.

Высказывания строятся над множеством {B, , , , 0, 1}, где B — непустое множество, над элементами которого определены три операции:

отрицание (унарная операция),

конъюнкция (бинарная),

дизъюнкция (бинарная),

а логический ноль 0 и логическая единица 1 — константы.

Так же используются названия

· Дизъю́нкт — пропозициональная формула, являющаяся дизъюнкцией одного или более литералов (например ).

· Конъюнкт — пропозициональная формула, являющаяся конъюнкцией одного или более литералов (например ).

Унарная операция отрицания в тексте формул оформляется либо в виде значка перед операндом () либо в виде черты над операндом (), что компактнее, но в целом менее заметно.

Аксиомы

1. , инволютивность отрицания, закон снятия двойного отрицания

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

 

Логические операции

Логическое выражение - это символическая запись, состоящая из логических величин (констант или переменных), объединенных логическими операциями (связками).
Логическое отрицание (инверсия).
отрицанием А некоторого высказывания А называется такое высказывание, которое истинно, когда А ложно, и ложно, когда А истинно. Отрицание высказывания А обозначим А. Определение отрицания может быть записано с помощью так называемой таблицы истинности:

А	А
И	Л
Л	И

Логическое умножение (конъюнкция) от латинского conjunctio - союз, связь.
Конъюнкцией двух высказываний А и В называется такое высказывание, которое истинно тогда и только тогда, когда истинны оба высказывания А и В.
Конъюнкцию высказываний А и В мы обозначим: A & B. Знак & - амперсент - читается как английское "and" (помните Procter & Gamble или Wash & Go?). Часто встречается обозначение А Λ В. Иногда, для краткости, пишут просто АВ.

А	В	А&B
и	и	и
и	л	л
л	и	л
л	л	л

Определение конъюнкции двух высказываний естественным образом распространяется на любое конечное число составляющих: конъюнкция А₁ & A₂ & A₃ &...& A_N истинна тогда и только тогда, когда истинны все высказывания А₁, A₂, A₃,...A_N (а, следовательно, ложна, когда ложно хотя бы одно из этих высказываний).
Логическое сложение (дизъюнкция) от латинского disjunctio - разобщение, различие.
дизъюнкцией двух высказываний называется такое новое высказывание, которое истинно тогда и только тогда, когда истинно хотя бы одно из этих высказываний.
Дизъюнкцию высказываний А и В мы обозначим символом А V В и будем читать: А или В. Определение дизъюнкции может быть записано в виде таблицы истинности:

А	В	АVB
И И Л Л	И Л И Л	И И И Л

Определение дизъюнкции двух высказываний естественным образом распространяется на любое конечное число составляющих: дизъюнкция А₁ V А₂ V А₃ V...V А_N истинна тогда и только тогда, когда истинно хотя бы одно из высказываний А1, А2, А3,..., АN (а следовательно, ложна, когда ложны все эти высказывания).
Логическое следование (импликация) от латинского implico - тесно связываю.
импликацией А => В называется высказывание, которое ложно тогда и только тогда, когда А истинно и В ложно.
Запишем это определение в виде таблицы истинности:

А	В	А=>В
И И Л Л	И Л И Л	И Л И И

Логическое тождество (эквиваленция).
эквиваленцией двух высказываний А и В называется такое высказывание, которое истинно тогда и только тогда, когда оба эти высказывания А и В истинны или оба ложны.
Отметим, что высказывание типа " А, если и только если В " можно заменить высказыванием "Если А, то В и, если В, то А " (обдумайте это на досуге и обратите внимание на символ <=>). Следовательно, функцию эквиваленции можно заменить комбинацией функций импликации и конъюнкции. Запишем таблицу истинности для эквиваленции:

А	В	А<=>В
И И Л Л	И Л И Л	И Л Л И

Свойства логических операций

1. Коммутативность: .

2. Идемпотентность: .

3. Ассоциативность: .

4. Дистрибутивность конъюнкций и дизъюнкции относительно дизъюнкции, конъюнкции и суммы по модулю два соответственно:

· ,

· ,

· .

5. Законы де Мо́ргана:

· ,

· .

6. Законы поглощения:

· ,

· .

7. Другие (1):

· .

· .

· .

· .

· , инволютивность отрицания, закон снятия двойного отрицания.

8. Другие (2):

· .

· .

· .

· .

9. Другие (3) (Дополнение законов де Мо́ргана):

· .

· .

 

Двоичная система счисления

Для представления чисел в микропроцессоре используется двоичная система счисления.
При этом любой цифровой сигнал может иметь два устойчивых состояния: «высокий уровень» и «низкий уровень». В двоичной системе счисления для изображения любого числа используются две цифры, соответственно: 0 и 1. Произвольное число x=a_na_n-1..a₁a₀,a_-1a_-2...a_-m запишется в двоичной системе счисления как

x = a_n·2ⁿ+a_n-1·2^n-1+...+a₁·2¹+a₀·2⁰+a_-1·2^-1+a_-2·2^-2+...+a_-m·2^-m

где a_i - двоичные цифры (0 или 1).
Восьмеричная система счисления

В восьмеричной системе счисления базисными цифрами являются цифры от 0 до 7. 8 единиц младшего разряда объединяются в единицу старшего.
Шестнадцатеричная система счисления

В шестнадцатеричной системе счисления базисными цифрами являются цифры от 0 до 15 включительно. Для обозначения базисных цифр больше 9 одним символом кроме арабских цифр 0…9 в шестнадцатеричной системе счисления используются буквы латинского алфавита:

10₁₀ = A₁₆ 12₁₀ = C₁₆ 14₁₀ = E₁₆
11₁₀ = B₁₆ 13₁₀ = D₁₆ 15₁₀ = F₁₆.

Например, число 175₁₀ в шестнадцатеричной системе счисления запишется как AF₁₆. Действительно,

10·16¹+15·16⁰=160+15=175

В таблице представлены числа от 0 до 16 в десятичной, двоичной, восьмеричной и шестнадцатеричной системах счисления.

 

Для перевода числа в десятичную систему счисления из системы счисления с другим основанием каждый коэффициент переводимого числа умножается на основание системы в степени соответствующей этому коэффициенту и полученные результаты складываются.

Пример: перевод чисел из двоичной системы счисления в десятичную систему счисления

Перевести число 1001011,011₂ в десятичную систему счисления

1001011,011₂ = 1*2⁶+0*2⁵+0*2⁴+1*2³+0*2²+1*2¹+1*2⁰+0*2^-1+1*2^-2+1*2^-3 =64+8+2+1+0,25+0,125=75,375

Для перевода из двоичной системы счисления в восьмеричную необходимо разбить данное двоичное число вправо и влево от запятой на триада (три цифры) и представить каждую триаду соответствующим восьмеричным кодом. При невозможности разбиения на триады допускается добавление нулей слева в целой записи числа и справа в дробной части числа. Для обратного перевода каждую цифру восьмеричного числа представляют соответствующей триадой двоичного кода.

Правило перевода из двоичной системы счисления в шестнадцатеричную: разбить двоичное число вправо и влево от запятой на тетрады (по 4 цифры) и представить каждую тетраду соответствующим шестнадцатеричным кодом. При невозможности разбиения на тетрады допускается добавление нулей слева в целой записи числа и справа в дробной части числа. Для обратного перевода каждую цифру шестнадцатеричного числа представляют тетрадой двоичного кода.

 

6 Принципы фон Неймана

Архитектура фон Неймана — широко известный принцип совместного хранения команд и данных в памяти компьютера. Вычислительные системы такого рода часто обозначают термином «машина фон Неймана», однако соответствие этих понятий не всегда однозначно. В общем случае, когда говорят об архитектуре фон Неймана, подразумевают принцип хранения данных и инструкций в одной памяти.

Принципы фон Неймана

Принцип однородности памяти

Команды и данные хранятся в одной и той же памяти и внешне в памяти неразличимы. Распознать их можно только по способу использования; то есть одно и то же значение в ячейке памяти может использоваться и как данные, и как команда, и как адрес в зависимости лишь от способа обращения к нему. Это позволяет производить над командами те же операции, что и над числами, и, соответственно, открывает ряд возможностей. Так, циклически изменяя адресную часть команды, можно обеспечить обращение к последовательным элементам массива данных. Такой прием носит название модификации команд и с позиций современного программирования не приветствуется. Более полезным является другое следствие принципа однородности, когда команды одной программы могут быть получены как результат исполнения другой программы. Эта возможность лежит в основе трансляции — перевода текста программы с языка высокого уровня на язык конкретной вычислительной машины.

Принцип адресности

Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек, причем процессору в произвольный момент доступна любая ячейка. Двоичные коды команд и данных разделяются на единицы информации, называемые словами, и хранятся в ячейках памяти, а для доступа к ним используются номера соответствующих ячеек — адреса.

Устройство компьютера

Системный блок.

В системном блоке размещаются следующие элементы, которые подсоединяются к материнской плате с помощью разъемов (слотов):

1. Блок питания. Он питает энергией компьютер.

2. Накопитель на жестком магнитном диске (винчестером) Самая распространенная емкость винчестера - 250-500 Гб. Скорость операций зависит от частоты вращения (5400-10000 об/мин).

3. Накопитель на гибком магнитном диске-как флоппи-дисковод для дискет. емкость – 1,44 Мб при диаметре 3,5" (89 мм). В качестве запоминающей среды у магнитных дисков используются магнитные материалы со специальными свойствами, позволяющими фиксировать два магнитных состояния, каждому из которых ставятся в соответствие двоичные цифры: 0 и 1.

4. Накопители на оптических дисках (CD-ROM) бывают разных диаметров (3,5" и 5,25") и емкостей.

5. DVD.Главное отличие DVD-дисков от CD-дисков – это объём информации, который может быть записан. На DVD-диск может быть записано от 4.7 до 17 Gb. Достигается это несколькими способами. Во-первых, для чтения DVD-дисков используется лазер с меньшей длиной волны, чем для чтения CD-дисков, что позволило существенно увеличить плотность записи. Во-вторых, стандартом предусмотрены так называемые двухслойные диски, у которых на одной стороне данные записаны в два слоя, при этом один слой полупрозрачный, и второй слой читается «сквозь» первый. Это позволило записывать данные на обе стороны DVD-дисков, и таким образом удваивать их ёмкость, что иногда и делается.

Основные устройства ПК размещены на материнской плате.

Микропроцессор—предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией. Его главные характеристики — это разрядность (чем она выше, тем выше производительность компьютера) и тактовая частота (во многом определяет скорость работы компьютера). Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) процессор выполняет за одну секунду.

Память компьютера бывает внутренней и внешней. К внутренней памяти относится постоянное ЗУ (ПЗУ, ROM англ.), оперативное ЗУ (ОЗУ, RAM англ.), КЭШ ПЗУ предназначено для хранения постоянной программной и справочной информации (BIOS — Basic Input-Output System — базовая система ввода-вывода).

ОЗУ обладает высоким быстродействием и используется процессором для кратковременного хранения информации во время работы компьютера. При выключении источника питания информация в ОЗУ не сохраняется. Для нормального функционирования компьютера в наши дни желательно иметь от 1 Гб до 3 Гб оперативки.

КЭШ-память — это оперативная сверхскоростная промежуточная память.

CMOS-память — CMOS RAM В ней хранятся параметры конфигурации компьютера, которые проверяются при каждом включении системы. Для изменения параметров конфигурации компьютера в BIOS содержится программа настройки конфигурации компьютера — SETUP.

Звуковая, видео и сетевая карты могут быть как встроенными в материнскую плату, так и внешними. Внешние платы всегда можно заменить, тогда как, если из строя выйдет встроенная видеокарта, придется менять всю материнскую плату.

Дополнительные устройства (мышь, принтер, сканер, манитор). Подключение производится через порты. Они бывают параллельные (LPT), последовательные (COM) и универсальные последовательные (USB). По последовательному порту информация передается поразрядно (более медленно) по малому числу проводов. К последовательному порту подключаются мышь и модем. По параллельному порту информация передается одновременно по большому числу проводов, соответствующему. Также возможен обмен данными между компьютерами.

 

 

Требования, предъявляемые к современным компьютерам: надежность и отказоустойчивость

Надежность - обеспечение целостности хранимых в системах данных. Повышение надежности основано на принципе предотвращения неисправностей путем снижения интенсивности отказов и сбоев за счет применения электронных схем и компонентов с высокой и сверхвысокой степенью интеграции, снижения уровня помех, облегченных режимов работы схем, обеспечение тепловых режимов их работы, а также за счет совершенствования методов сборки аппаратуры. Единицей измерения надежности является среднее время наработки на отказ.

Повышение готовности - есть способ борьбы за снижение времени простоя системы. Единицей измерения здесь является коэффициент готовности, который определяет вероятность пребывания системы в работоспособном состоянии в любой произвольный момент времени.

Отказоустойчивость – позволяющее пользователю или функциональной программе продолжать работу и тогда, когда в аппаратных или программных средствах возникают отказы.

Отказоустойчивость подразделяется на активную и пассивную.

Активная- базируется на процессах обнаружения, локализации отказа и реконфигурации системы. Отказы обнаруживается при помощи средств контроля, локализируется с помощью средств диагностирования и устраняются автоматической реконфигурацией системы.

Пассивная отказоустойчивость заключается в свойстве системы не потерять свои функциональные свойства в случае отказа отдельных элементов системы. т.ж связана с увеличением количества аппаратуры в несколько раз. Применение активной отказоустойчивости характеризуется более экономными расходом аппаратных средств, чем применение пассивной отказоустойчивости. Однако оно связано с некоторыми потерями времени при восстановлении работы системы после отказа, а также потерями некоторой части данных. Активная отказоустойчивость реализуема только в многопроцессорных системах (с общей памятью, общей шиной, матричной, кольцевой или другой структурой). В то же время применение пассивной отказоустойчивости гарантирует практически безостановочную работу КС и сохранение всей информации. Эти обстоятельства и определяют области применения активной и пассивной отказоустойчивости.

Введение отказоустойчивости является одним из методов повышения надежности КС. Вопрос о построении и применении отказоустойчивых систем возникает тогда, когда другие пути повышения надежности не могут обеспечить требуемого уровня надежности по техническим причинам, или тогда, когда они отказываются экономически не оправданными.

Следует помнить, что понятие надежности включает не только аппаратные средства, но и программное обеспечение. Главной целью повышения надежности систем является целостность хранимых в них данных

 

 

Признаки конфигураций

Существуют достаточно устойчивые признаки конфигураций рабочих станций, предназначенных для решения определённого круга задач, что позволяет подразделить их на отдельные профессиональные подклассы:

· мультимедиа и, в частности, компьютерная графика и обработка изображений, видео, звука, разработка компьютерных игр.

· Различные инженерные, архитектурные (в том числе градостроительные) и иные САПР, ГИС, полевая работа и геодезия и т. д.

· Научные и инженерно-технические вычисления.

· Профессиональный биржевой интернет-трейдинг.

 

Монитор

Монитор обеспечивает информационную связь между пользователем и компьютером. Первые микрокомпьютеры представляли собой небольшие блоки, в которых практически не было средств индикации. Всё, что имел в своем распоряжении пользователь — это набор мигающих светодиодов или возможность распечатки результатов на принтере. По сравнению с современными стандартами первые компьютерные мониторы были крайне примитивны: текст отображался только в зелёном цвете, однако в те годы это было чуть ли не самым важным технологическим прорывом, поскольку пользователи получили возможность вводить и выводить данные в режиме реального времени. При появлении цветных мониторов, увеличился размер экрана, и они перешли с портативных компьютеров на рабочий стол пользователей. Существует два вида монитора: электронно-лучевой и жидкокристаллический монитор.

Электронно-лучевой монитор. В таком мониторе изображение передаётся с помощью электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). ЭЛТ представляет собой электронный вакуумный прибор в стеклянной колбе, в горловине которого находится электронная пушка, а на дне — экран, покрытый люминофором. Нагреваясь, электронная пушка испускает поток электронов, которые с большой скоростью движутся к экрану. Поток электронов проходит через фокусирующую и отклоняющую катушки, которые направляют его в определенную точку покрытого люминофором экрана. Под воздействием ударов электронов люминофор излучает свет, видимый пользователю. В ЭЛ-мониторах используются три слоя люминофора: красный, зеленый и синий. Для выравнивания потоков электронов используется теневая маска — металлическая пластина, имеющая щели или отверстия, которые разделяют красный, зеленый и синий люминофоры на группы по три точки каждого цвета. Качество изображения определяется типом используемой теневой маски; на резкость изображения влияет расстояние между группами люминофоров.

Химическое вещество, используемое в качестве люминофора, характеризуется временем послесвечения, которое отображает длительность свечения люминофора после воздействия электронного пучка. Время послесвечения и частота обновления изображения должны соответствовать друг другу, чтобы не было заметно мерцание изображения и отсутствовала размытость и удвоение контуров в результате наложения последовательных кадров.

Электронный луч движется очень быстро, прочерчивая экран строками слева направо и сверху вниз по траектории, именуемой растром. Период сканирования по горизонтали определяется скоростью перемещения луча поперёк экрана. В процессе развёртки (перемещения по экрану) луч воздействует на те элементарные участки люминофорного покрытия экрана, где должно появиться изображение. Интенсивность луча постоянно меняется, в результате чего изменяется яркость свечения соответствующих участков экрана. Поскольку свечение исчезает очень быстро, электронный луч должен вновь и вновь пробегать по экрану, возобновляя его. Этот процесс называется возобновлением (или регенерацией) изображения.

Жидкокристаллический монитор. Позаимствовав технологию у изготовителей дисплеев для портативных компьютеров, некоторые компании разработали жидкокристаллические дисплеи, называемые также LCD-дисплеями (Liquid-Crystal Display). Для них характерен безбликовый экран и низкая потребляемая мощность (некоторые модели таких дисплеев потребляют 5 Вт, в то время как мониторы с электронно-лучевой трубкой — порядка 100 Вт). По качеству цветопередачи ЖК-мониторы с активной матрицей в настоящее время превосходят большинство моделей ЭЛ-мониторов. В ЖК-мониторах используются аналоговые или цифровые активные матрицы. ЖК-мониторы с размером экрана более 15 дюймов предоставляют как аналоговый (VGA), так и цифровой (DVI) разъёмы, которыми оснащены многие видеоадаптеры средней и высокой стоимости. Поляризационный светофильтр создает две раздельные световые волны и пропускает только ту, у которой плоскость поляризации параллельна его оси. Располагая в ЖК-мониторе второй светофильтр так, чтобы его ось была перпендикулярна оси первого, можно полностью предотвратить прохождение света. Вращая ось поляризации второго фильтра, т. е. изменяя угол между осями светофильтров, можно изменить количество пропускаемой световой энергии, а значит, и яркость экрана. В цветном ЖК-мониторе есть ещё один дополнительный светофильтр; который имеет три ячейки на каждый пиксель изображения — по одной для отображения красной, зеленой и синей точек. Красная, зеленая и синяя ячейки, формирующие пиксель, иногда называются субпикселями (subpixel).

Мёртвый пиксель (dead pixel) — это пиксель, красная, зелёная или синяя ячейка которого постоянно включена или выключена. Постоянно включенные ячейки очень хорошо видны на тёмном заднем фоне как ярко-красная, зелёная или синяя точка. ЖК-мониторы бывают с активной и пассивной матрицей.

В большинстве ЖК-мониторов используются тонкоплёночные транзисторы (TFT). В каждом пикселе есть один монохромный или три цветных RGB транзистора, упакованные в гибком материале, имеющем точно такой же размер и форму, что и сам дисплей. Поэтому транзисторы каждого пикселя расположены непосредственно за ЖК-ячейками, которыми они управляют. В настоящее время для производства дисплеев с активной матрицей используется два материала: гидрогенизированный аморфный кремний (a-Si) и низкотемпературный поликристаллический кремний (p-Si). Основная разница между ними заключается в производственной цене. Для увеличения видимого горизонтального угла обзора ЖК-мониторов некоторые производители модифицировали классическую технологию TFT. Технология плоскостного переключения (in-plane switching — IPS), также известная как STFT, подразумевает параллельное выравнивание ЖК-ячеек относительно стекла экрана, подачу электрического напряжения на плоскостные стороны ячеек и поворот пикселей для чёткого и равномерного вывода изображения на всю ЖК-панель. Технология Super-IPS — перестраивает ЖК-молекулы в соответствии с зигзагообразной схемой, а не по строкам и столбцам, что позволяет уменьшить нежелательное цветовое смешение и улучшить равномерное распределение цветовой гаммы на экране. В аналогичной технологии мультидоменного вертикального выравнивания (MVA) экран монитора подразделяется на отдельные области, для каждой из которых изменяется угол ориентации.

В ЖК-мониторах с пассивной матрицей яркостью каждой ячейки управляет напряжение, протекающее через транзисторы, номера которых равны номерам строки и столбца данной ячейки в матрице экрана. Количество транзисторов (по строкам и столбцам) и определяет разрешение экрана. Например, экран с разрешением 1024x768 содержит 1024 транзисторов по горизонтали и 768 по вертикали. Ячейка реагирует на поступающий импульс напряжения таким образом, что поворачивается плоскость поляризации проходящей световой волны, причём угол поворота тем больше, чем выше напряжение.

На ячейки ЖК-монитора с пассивной матрицей подаётся пульсирующее напряжение, поэтому они уступают по яркости изображения ЖК-мониторам с активной матрицей, в каждую ячейку которых подаётся постоянное напряжение. Для повышения яркости изображения в некоторых конструкциях используется метод управления, получивший название двойное сканирование, и соответствующие ему устройства — ЖК-мониторы с двойным сканированием (double-scan LCD). Экран разбивается на две половины (верхнюю и нижнюю), которые работают независимо, что приводит к сокращению интервала между импульсами, поступающими на ячейку. Двойное сканирование не только повышает яркость изображения, но и снижает время реакции экрана, поскольку сокращает время создания нового изображения. Поэтому ЖК-мониторы с двойным сканированием больше подходят для создания быстро изменяющихся изображений.

Принтер

Одно из назначений компьютера — создание напечатанной версии документа, или так называемой твёрдой копии. Именно поэтому принтер является необходимым аксессуаром компьютера. Принтеры (печатающие устройства) – это устройства вывода данных из ЭВМ, преобразующие информационные ASCII-коды в соответствующие им графические символы и фиксирующие эти символы на бумаге. Принтер расширяет взаимосвязи компьютера с материальным миром, заполняя бумагу результатами своей работы. По скоростным возможностям принтеры образуют диапазон от вялой работы до световой. Они соперничают с плоттерами в возможностях чертить графические изображения. На сегодняшний день существует три вида принтеров:

• Лазерный. Лазерный принтер работает следующим образом: на фоточувствительном барабане с помощью луча лазера создается электростатическое изображение страницы. Помешенный на барабан специально окрашенный порошок, называемый тонером, «прилипает» только к той области, которая представляет собой буквы или изображение на странице. Барабан поворачивается и прижимается к листу бумаги, перенося на нее тонер. После закрепления тонера на бумаге получается готовое изображение.

После загрузки данных в принтер компьютер начинает процесс интерпретации кода. Вначале интерпретатор из поступивших данных выделяет управляющие команды и содержимое документа. Процессор принтера считывает код и выполняет команды, являющиеся частью процесса форматирования, а затем выполняет другие инструкции по конфигурации принтера (например, выбор лотка с бумагой, односторонняя или двухстороння печать и т. д.).

Процесс интерпретации данных включает фазу форматирования, в ходе которой выполняются команды, указывающие, как содержимое документа должно располагаться на странице. Процесс форматирования также включает преобразование контуров шрифтов и векторной графики в растр. Эти растровые изображения символов помещаются во временный кэш шрифтов, откуда извлекаются по мере необходимости для непосредственного использования в том или ином месте документа.

В результате процесса форматирования с помощью детального набора команд определяется точное расположение каждого символа и графического изображения на каждой странице документа. В конце процесса интерпретации данных контроллер выполняет команды для создания массива точек, которые затем будут перенесены на бумагу. Эта процедура называется растеризацией. Созданный массив точек помещается в буфер страницы и находится там до момента переноса на бумагу. Принтеры, использующие буферы полосы, разделяют страницу на несколько горизонтальных полос. Контроллер выполняет растеризацию данных одной полосы, отправляет её на печать, очищает буфер и приступает к обработке следующей полосы (страница по частям попадает на фоточувствительный барабан или другое печатающее устройство).

После растеризации изображение страницы сохраняется в памяти, а затем передается печатающему устройству, которое физически выполняет процесс печати. Печатающее устройство — это общий термин для определения устройств, которые непосредственно переносят изображение на бумагу в принтере и включают следующие элементы: узел лазерного сканирования, фоточувствительный элемент, контейнер с тонером, блок распределения тонера, коротроны, разрядную лампу, блок закрепления и механизм транспортировки бумаги. Чаще всего эти элементы конструктивно выполнены в виде одного модуля (аналогичное печатающее устройство используется в копировальных машинах).

• Струйный. В струйных принтерах, ионизированные капельки чернил через сопла распыляются на бумагу. Распыление происходит в тех местах, где необходимо сформировать буквы или изображения.

Процессы интерпретации данных при струйной и лазерной печати в основном подобны. Различие состоит лишь в том, что струйные принтеры имеют меньший объем памяти и менее мощную вычислительную систему. Жидкие чернила распыляются непосредственно на бумагу — в те места, где в лазерном принтере формируется массив из точек. В настоящее время существует два основных типа струйной печати: термическая и пьезоэлектрическая. Картридж состоит из резервуара с жидкими чернилами и небольшими (около одного микрона) отверстиями, сквозь которые чернила выталкиваются на бумагу. Количество отверстий зависит от разрешения принтера и может колебаться от 21 до 256 на один цвет. В цветных принтерах используются четыре (или больше) резервуара с различными цветными чернилами (голубой, пурпурный, желтый и черный). При смешивании этих четырех цветов, можно воспроизвести практически любой цвет.

Плоттер

Задача вывода информации, представленной в графической форме, возникла одновременно с появлением вычислительных, и её решение – одна из основных целей вычислительных средств, применяемых для автоматизации проектирования. Устройства, выполняющие функции вывода графической информации на бумажный и некоторые другие носителей, называются графопостроителями или плоттерами (от англ. plotter).

Перьевые плоттеры

Перьевые плоттеры - это электромеханические устройства векторного типа.На него традиционно выводят графические изображения, различные векторные программные системы типа AutoCAD. Перьевые плоттеры создают изображение при помощи пишущих элементов, обобщенно называемых перьями, хотя имеется несколько видов таких элементов, отличающихся друг от друга используемым видом жидкого красителя. Пишущие элементы бывают одноразовые и многоразовые (допускающие перезарядку). Перо крепится в держателе пишущего узла, который имеет одну или две степени свободы перемещения.

Существует два типа перьевых плоттеров: планшетные, в которых бумага неподвижна, а перо перемещается по всей плоскости изображения, и барабанные, в которых перо перемещается вдоль одной оси координат, а бумага - вдоль другой за счёт захвата транспортным валом. Перемещения выполняются при помощи шаговых или линейных электродвигателей, создающих довольно большой шум. Хотя точность вывода информации барабанными плоттерами несколько ниже, чем планшетными, она удовлетворяет требованиям большинства задач. Эти плоттеры более компактны и могут отрезать от рулона лист необходимого размера автоматически (перьевые плоттеры формата А3 обычно планшетные).

Отличительной особенностью перьевых плоттеров являются высокое качество получаемого изображения и хорошая цветопередача при использовании цветных пишущих элементов. К сожалению, скорость вывода информации в них невысока, несмотря на более быструю механику и попытки оптимизации процедуры рисования.

Струйные плоттеры

Струйная технология создания изображения известна с 70-х годов, но истинный её прорыв стал возможен только с разработкой фирмой Canon технологии создания реактивного пузырька (Bubblejet) - направленного распыления чернил на бумагу при помощи сотен мельчайших форсунок одноразовой печатающей головки. Каждой форсунке соответствует свой микроскопический нагревательный элемент (терморезистор), который мгновенно (за 7-10 мкс) нагревается под воздействием электрического импульса. Чернила закипают, и пары создают пузырек, который выталкивает из форсунки каплю чернил. Когда импульс кончается, терморезистор быстро остывает, а пузырек исчезает.

Печатающие головки могут быть "цветными" и иметь соответствующее число групп форсунок. Для создания полноценного изображения используется стандартная для полиграфии цветовая схема CMYK, использующая четыре цвета: Cyan - голубой, Magenta - пурпурный, Yellow - жёлтый и Black - чёрный. Сложные цвета образуются смешением основных, причем получение оттенков различных цветов достигается путём сгущения или разрежения точек соответствующего цвета во фрагменте изображения.

Струйная технология имеет ряд достоинств. Сюда можно отнести простоту реализации, высокое разрешение, низкую потребляемую мощность и относительно высокую скорость печати. Приемлемая цена, высокое качество и большие возможности делают струйные плоттеры серьёзным конкурентом перьевых устройств, однако невысокая скорость вывода графической информации и выцветание со временем полученного цветного изображения без принятия специальных мер ограничивает их применение.

Электростатические плоттеры