Архитектура и функционирование

А)RAM SSD

Эти накопители, построенные на использовании энергозависимой памяти (такой же, какая используется в ОЗУ персонального компьютера) характеризуются сверхбыстрыми чтением, записью и поиском информации. Основным их недостатком является чрезвычайно высокая стоимость (от 80 до 800 долларов США за Гигабайт). Используются, в основном, для ускорения работы крупных систем управления базами данных и мощных графических станций. Такие диски, как правило, оснащены аккумуляторами для сохранения данных при потере питания, а более дорогие модели — системами резервного и/или оперативного копирования.

Своеобразной разновидностью таких дисков является RIndMA диск — подключенный быстрым сетевым соединением вторичный ПК с программным RAM-диском. Такой диск стоит в 2-4 раза меньше специализированных, но не рекомендуется для использования в критичных к потере данных приложениях. б)NAND SSD

Накопители, построенные на использовании энергонезависимой памяти (NAND SSD) появились относительно недавно, но в связи с гораздо более низкой стоимостью (3-10 долларов США за Гигабайт) начали уверенное завоевание рынка. До недавнего времени существенно уступали традиционным накопителям в чтении и записи, но компенсировали это (особенно при чтении) высокой скоростью поиска информации (сопоставимой со скоростью RAM-дисков). Сейчас уже выпускаются твердотельные Flash диски со скоростью чтения и записи сопоставимой с традиционными и разработаны модели существенно их превосходящие (ожидаются к выпуску в начале 2009 года). Характеризуются относительно небольшими размерами и низким энергопотреблением. Уже практически полностью завоевали рынок ускорителей баз данных среднего уровня и начинают теснить традиционные диски в мобильных приложениях.

Преимущества по сравнению с жесткими дисками

1. более высокая скорость запуска, отсутствие движущихся частей;

2. быстрый поиск информации;

3. малое время считывания информации;

4. быстрое время записи (только для RAM);

5. низкая потребляемая мощность;

6. отсутствие шума от движущихся частей и охлаждающих вентиляторов;

7. высокая механическая стойкость;

8. широкий диапазон рабочих температур;

9. практически устойчивое время считывания файлов вне зависимости от их расположения или фрагментации;

10. малый размер и вес.

Недостатки твердотельных накопителей

Ø высокая цена за 1 Гб (примерно в 15 раз выше, чем у жестких дисков);

Ø малая емкость (лишь экспериментальные твердотельные накопители имеют емкость 1 Тб и больше);

Ø более высокая чувствительность к некоторым эффектам, например, внезапной потере питания, магнитным и электрическим полям;

Ø ограниченное количество циклов перезаписи: обычная флеш-память позволяет записывать данные до 100 тыс. раз, более дорогостоящие виды памяти — до 5 млн раз;

Ø медленная скорость записи (для флеш-памяти);

Ø малая плотность записи (за исключением устройств, находящихся на стадии разработки);

Ø более высокое потребление энергии в режиме ожидания (к этому особо чувствительны переносные компьютеры).

Видеокарта.

Совместно с монитором видеокарта образует видеоподсистему персонального компьютера. Видеокарта не всегда была компонентом ПК. На заре развития персональной вычислительной техники в общей области оперативной памяти существовала небольшая выделенная экранная область памяти, в которую процессор заносил данные, изображении. Специальный контроллер экрана считывал данные о яркости отдельных точек экрана из ячеек памяти этой области и в соответствии с ними управлял разверткой горизонтального луча электронной пушки монитора.

С переходом от черно-белых мониторов к цветным и с увеличением разрешения экрана области видеопамяти стало недостаточно для хранения графических данных, а процессор перестал справляться с построением и обновлением изображения. Тогда и произошло выделение всех операций, связанных с управлением экраном, в отдельный блок, получивший название видеоадаптер. Физически видеоадаптер выполнен в виде отдельной дочерней платы, которая вставляется в один из слотов материнской платы и называется видеокартой. Видеоадаптер взял на себя функции видеоконтроллера, видеопроцессора и видеопамяти.

Внешние устройства.

Внешние устройства (ВУ) ПК — важнейшая составная часть любого вычислительного комплекса, достаточно сказать, что по стоимости ВУ составляют до 80-85% стоимости всего ПК.

ВУ ПК обеспечивают взаимодействие машины с окружающей средой: пользователями, объектами управления и другими компьютерами.

К внешним устройствам относятся:

- внешние запоминающие устройства (ВЗУ) или внешняя память ПК;

- диалоговые средства пользователя;

- устройства ввода информации;

- устройства вывода информации;

- средства связи и телекоммуникаций.

Диалоговые средства пользователя включают в свой состав:

- видеомонитор (видеотерминал, дисплей,) — устройство для отображения вводимой и выводимой из ПК информации;

- устройства речевого ввода-вывода — быстро развивающиеся средства мультимедиа. Это различные микрофонные акустические системы, «звуковые мыши» со сложным программным обеспечением, позволяющим распознавать произносимые человеком буквы и слова, идентифицировать их и кодировать; синтезаторы звука, выполняющие преобразование цифровых кодов в буквы и слова, воспроизводимые через громкоговорители (динамики) или звуковые колонки, подсоединенные к компьютеру.

К устройствам ввода информации относятся:

- клавиатура — устройство для ручного ввода числовой, текстовой и управляющей информации в ПК;

- графические планшеты (дигитайзеры) — устройства для ручного ввода графической информации, изображений путем перемещения по планшету специального указателя (пера); при перемещении пера автоматически выполняется считывание координат его местоположения и ввод этих координат в ПК;

- сканеры (читающие автоматы) — оборудование для автоматического считы-

вания с бумажных и пленочных носителей и ввода в ПК машинописных тек-

стов, графиков, рисунков, чертежей;

- устройства целеуказания (графические манипуляторы), предназначенные

для ввода графической информации на экран дисплея путем управления движением курсора по экрану с последующим кодированием координат курсора и вводом их в ПК (джойстик — рычаг, мышь, трекбол — шар в оправе, световое перо и т. д.);

- сенсорные экраны — для ввода отдельных элементов изображения, программ или команд с экрана дисплея в ПК.

К устройствам вывода информации относятся:

- принтеры — печатающие устройства для регистрации информации на бумажный или пленочный носитель;

- графопостроители (плоттеры) — устройства для вывода графической информации (графиков, чертежей, рисунков) из ПК на бумажный носитель.

Клавиатура.

Клавиатура есть у каждого компьютера. С его помощью в компьютер вводят информацию или отдают компьютеру команды. Прабабушкой клавиатуры компьютера была пишущая машинка. От нее клавиатура получила в наследство клавиши с буквами и цифрами.Но компьютер умеет делать больше дел, чем пишущая машинка, и потому у его клавиатуры намного больше клавиш. Разные клавиши служат для разных дел. Например, у обычной пишущей машинки нет клавиш для стирания того, что написано, а у клавиатуры - есть. Такая пишущая машинка не может вставить новое слово между двумя другими, а компьютер - может, и для этого тоже есть специальная клавиша.

Когда мы играем в компьютерные игры, то чаще всего используем клавиши со стрелками. Их еще называют «курсорными клавишами». С помощью этих клавиш можно управлять тем, как бегает по экрану герой игры. Очень часто в играх используются клавиши CTRI и ALT. Одной клавишей герой стреляет, а другой - прыгает. Это довольно большие клавиши, к тому же они находятся в самом низу клавиатуры, и потому ими пользоваться удобно.

Самая длинная клавиша - ПРОБЕЛ. Ее можно нажать даже с завязанными глазами. И потому ее тоже очень часто используют в играх.

 

3.2) Монитор.

Видеомонитор.

Монитор — устройство визуального отображения информации (в виде текста, таблиц, рисунков, чертежей и др.).

Подавляющее большинство мониторов сконструированы на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), и принцип их работы аналогичен принципу работы телевизора. Мониторы бывают алфавитно-цифровые и графические, монохромные и цветного изображения. Современные компьютеры комплектуются, как правило, цветными графическими мониторами.

Наряду с традиционными ЭЛТ-мониторами все шире используются плоские жидкокристаллические (ЖК) мониторы.

Жидкие кристаллы — это особое состояние некоторых органических веществ, в котором они обладают текучестью и свойством образовывать пространственные структуры, подобные кристаллическим. Жидкие кристаллы могут изменять свою структуру и светооптические свойства под действием электрического напряжения. Меняя с помощью электрического поля ориентацию групп кристаллов и используя введённые в жидкокристаллический раствор вещества, способные излучать свет под воздействием электрического поля, можно создать высококачественные изображения, передающие более 15 миллионов цветовых оттенков.

Большинство ЖК - мониторов использует тонкую плёнку из жидких кристаллов, помещённую между двумя стеклянными пластинами. Заряды передаются через так называемую пассивную матрицу — сетку невидимых нитей, горизонтальных и вертикальных, создавая в месте пересечения нитей точку изображения (несколько размытого из-за того, что заряды проникают в соседние области жидкости).

Активные матрицы вместо нитей используют прозрачный экран из транзисторов и обеспечивают яркое, практически не имеющее искажений изображение. Панель при этом разделена на 308160 (642х480) независимых ячеек, каждая из которых состоит из четырех частей (для трёх основных цветов и одна резервная). Таким образом, экран имеет почти 1,25 млн точек, каждая из которых управляется собственным транзистором.

По компактности такие мониторы не знают себе равных. Они занимают в 2 – 3 раза меньше места, чем мониторы с ЭЛТ и во столько же раз легче; потребляют гораздо меньше электроэнергии и не излучают электромагнитных волн, воздействующих на здоровье людей.

Разновидность монитора — сенсорный экран. Здесь общение с компьютером осуществляется путём прикосновения пальцем к определённому месту чувствительного экрана. Этим выбирается необходимый режим из меню, показанного на экране монитора.

Меню — это выведенный на экран монитора список различных вариантов работы компьютера, по которому можно сделать конкретный выбор.

Сенсорными экранами оборудуют рабочие места операторов и диспетчеров, их используют в информационно -справочных системах и т.д. Количество точек по горизонтали и вертикали называется разрешающей способностью монитора в данном режиме. Например, выражение "разрешающая способность 640´200" означает, что монитор в данном режиме выводит на экран 640 точек по горизонтали и 200 точек по вертикали. Следует заметить, что разрешающая способность не зависит от размера экрана монитора, подобно тому, как и большой, так и маленький телевизоры имеют на экране 625 строк развертки изображения. Современные мониторы обладают разрешающей способностью до 1024´768 или 1248´1024 точек.

Важной характеристикой монитора, определяющей четкость изображения на экране, является размер точки на экране. Чем меньше она, тем выше четкость. Обычно величина точки колеблется от 0,41 до 0,18 мм.

К прочим характеристикам монитора можно отнести: наличие плоского или выпуклого экрана, уровень высокочастотного радиоизлучения, частоту обновления изображения на экране, наличие системы энергосбережения и т.д.

Жидкокристаллические дисплеи (LCD)

Экран подобного LCD (Liquid Crystal Display) состоит из двух стеклянных пластин, между которыми находится масса, содержащая жидкие кристаллы, которые изменяют свои оптические свойства в зависимости от прилагаемого электрического заряда. Жидкие кристаллы сами не светятся, поэтому LCD нуждаются в подсветке или во внешнем освещении. Основным достоинством LCD являются их габариты (экран плоский). К недостаткам можно отнести недостаточное быстродействие при изменении изображения на что особенно заметно при перемещении курсора мыши, а также зависимость резкости и яркости изображения от угла зрения.

3.3) Принтер.

В качестве устройств вывода данных, дополнительных к монитору, используют печатающие устройства (принтеры), позволяющие получать копии документов на бумаге или прозрачном носителе. По принципу действия различают матричные, лазерные, светодиодные и струйные принтеры.

Матричные принтеры. Это простейшие печатающие устройства. Данные выводятся на бумагу в виде оттиска, образующегося при ударе цилиндрических стержней («иголок») через красящую ленту. Качество печати матричных принтеров напрямую зависит от количества иголок в печатающей головке. Наибольшее распространение имеют 9-игольчатые и 24- игольчатые матричные принтеры. Последние позволяют получать оттиски документов, не уступающие по качеству документам, исполненным на пишущей машинке.

Производительность работы матричных принтеров оценивают по количеству печатаемых знаков в секунду (cps-characters per second). Обычными режимами работы у матричных принтеров являются:draft — режим черновой печати, normal — режим обычной печати и режим NLQ (Near Letter Quality), который обеспечивает качество печати, близкое к качеству пишущей машинки.

Лазерные принтеры. Лазерные принтеры обеспечивают высокое качество печати, не уступающее, а во многих случаях и превосходящее полиграфическое. Они отличаются также высокой скоростью печати, которая измеряется в страницах в минуту (ppm — page per minute), Как и в матричных принтерах, итоговое изображение формируется из отдельных точек.

К основным параметрам лазерных принтеров относятся:

ü разрешающая способность, dpi (Dots per inch — точек на дюйм)

ü производительность (страниц в минуту);

ü формат используемой бумаги;

ü объем собственной оперативной памяти.

При выборе лазерного принтера необходимо также учитывать параметр стоимости, оттиска, то есть стоимость расходных материалов для получения одного печатного листа стандартного формата А4. К расходным материалам относится тонер и барабан, который после печати определенного количества оттисков утрачивает свои свойства. В качестве единицы измерения используют цент на страницу (имеются в виду центы США). В настоящее время теоретический предел по этому показателю составляет порядка 1,0-1,5. На практике лазерные принтеры массового применения обеспечивают значения от 2,0 до 6,0.

Основное преимущество лазерных принтеров заключается в возможности получения высококачественных отпечатков. Модели среднего класса обеспечивают разрешение печати до 600 dрi, а профессиональные модели — до 1200 dрi.

Светодиодные принтеры. Принцип действия светодиодных принтеров похож на принцип действия лазерных принтеров. Разница заключается в том, что источником света является не лазерная головка, а линейка светодиодов. Поскольку эта линейка расположена по всей ширине печатаемой страницы, отпадает необходимость в механизме формирования горизонтальной развертки и вся конструкция получается проще, надежнее и дешевле. Типичная величина разрешения печати, для светодиодных принтеров составляет порядка 600dpi.

Струйные принтеры. В струйных печатающих устройствах изображение на бумаге формируется из пятен, образующихся при попадании капель красителя на бумагу. Выброс микрокапель красителя происходит под давлением, которое развивается в печатающей головке за счет парообразования, В некоторых моделях капля выбрасывается щелчком в результате пьезоэлектрического эффекта — этот метод позволяет обеспечить более стабильную форму капли, близкую к сферической.

Сканер.

Сканер — это устройство ввода в компьютер информации непосредственно с бумажного документа. Это могут быть тексты, схемы, рисунки, графики, фотографии и другая информация. Сканер, подобно копировальному аппарату, создает копию изображения бумажного документа, но не на бумаге, а в электронном виде — формируется электронная копия изображения. Сканеры являются важнейшим звеном электронных систем обработки документов и необходимым элементом любого «электронного стола». Записывая результаты своей деятельности в файлы и вводя информацию с бумажных документов в ПК с помощью сканера, объединенного с системой автоматического распознавания образов, можно сделать реальный шаг к созданию систем безбумажного делопроизводства.

Сканеры весьма разнообразны, и их можно классифицировать по целому ряду признаков. Прежде всего, сканеры бывают черно-белые и цветные. Черно-белые сканеры позволяют считывать штриховые изображения и полутоновые. Штриховые изображения не передают полутонов, или, иначе, градаций серого. Полутоновые способны распознать и передать 16, 64 или 256 уровней серого цвета. Цветные сканеры работают и с черно-белыми, и с цветными оригиналами. В первом случае они так же пригодны для считывания и штриховых, и полутоновых изображений. В цветных сканерах используется цветовая модель RGB (Red — Green — Blue): сканируемое изображение освещается через вращающийся RGB-светофильтр или от последовательно зажигаемых трех цветных ламп; сигнал, соответствующий каждому основному цвету, обрабатывается отдельно.

Число передаваемых цветов колеблется от 256 до 65 536 (стандарт HighColor)

и даже до 16,7 миллионов (стандарт TrueColor). Разрешающая способность сканеров измеряется в количестве различаемых точек на дюйм изображения и составляет от 75 до 1600 dpi (dots per inch). По конструктивному исполнению сканеры делятся на ручные (hand-held) и настольные (desktop). Есть и комбинированные устройства, сочетающие в себе возможности обоих типов. Настольные, в свою очередь, классифицируются на планшетные (flatbed), с полистовой подачей (роликовые, sheet-fed) и проекционные (overhead).

Особняком стоят слайд-сканеры, считывающие изображение с прозрачных носителей.

Основные характеристики сканеров.

v Оптическое разрешение — определяется как количество светочувствительных элементов в сканирующей головке, поделенное на ширину рабочей области. Выражается в точках на дюйм (dots per inch, dpi). Высокое разрешение необходимо, как правило, только для комфортного визуального восприятия. Для нормальной работы программ распознавания образов (см. ниже) вполне достаточно величины 300 dpi, а для публикации картинок на web-сайта и того меньше — 80 dpi.

v Интерполяционное (программное, логическое) разрешение — произвольно выбранное разрешение, для получения которого драйвер сканера рассчитывает недостающие точки.

v Разрядность (глубина цвета) — определяет степень подробности информации об отсканированной точке изображения. Чем больше разрядов (битов) используется для представления отдельной точки изображения, тем более подробна информация о ней. Так, например, глубине цвета в один бит соответствуют два цвета — черный и белый, и, соответственно, точка может быть или черной, или белой. Восьми битам соответствует 256 цветов (как правило, это градации серого). Достаточной глубиной цвета является 24 бит, когда на каждый компонент цвета — красный, синий, зеленый — отводится 8 бит и, соответственно, 256 градаций. В совокупности это дает 16,7 млн возможных комбинаций цветов. Более тонкие оттенки человеческий глаз не различает.

v Динамический диапазон сканера характеризует его способность различать близлежащие оттенки (прежде всего это касается темных областей оригинала). Динамический диапазон можно определить как разницу между самым светлым оттенком, который сканер отличает от белого, и самым темным, но отличимым от черного. Измеряется динамический диапазон в специальных единицах, именуемых D. Теоретически 24-разрядный сканер может иметь диапазон 2,4 D, а 36-разрядный — 3,2 D. Для повседневной работы вполне достаточна величина и 2,4 D, и лишь для художественных цветных и полутоновых изображений требуется 3,0 D.

v Скорость сканирования определяется по-разному: и в миллиметрах в секунду, и в листах в минуту, но чаще в количестве секунд, затрачиваемых на сканирование одной страницы. Следует иметь в виду, что связь между скоростью сканирования и качеством получаемого изображения в большинстве случаев отсутствует.