Лекции по "Информатике"

Чипсет определяет типы процессоров, системной шины, оперативной памяти, контроллеров, портов ввода-вывода, внешних  устройств.

Функциональные возможности компьютера и типы установленных на нем устройств  определяются установленным чипсетом.

Чипсет состоит из двух микросхем, называемых северным и южным мостами.

Северный мост отвечает за взаимодействие с «быстрыми» устройствами: процессором, оперативной памятью, графической  подсистемой, южным мостом.

Южный мост организует работу с более медленными устройствами: жестким диском, портами ввода-вывода и другими.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) располагается на материнской  плате и содержит BIOS (Basic Input/Output System – базовая система ввода – вывода), а также сведения, позволяющие осуществить первоначальную загрузку операционной системы.

BIOS содержит инструкции по настройке даты, времени, паролей ЭВМ, выбору устройства для первоначальной загрузки операционной системы, настройке клавиатуры, монитора, дисковых накопителей, портов ввода – вывода и другие устройства. ПЗУ предназначена только для чтения данных.

6. Назначение, классификация и характеристики внешних запоминающих устройств ПК

Внешние устройства хранения. Основным внешним запоминающим устройством ПК является накопитель на жестком магнитном диске (НЖМД).

В один ПК одновременно могут быть установлены до четырех НЖМД при  условии, что ПК не будет содержать  устройств, использующих тот же интерфейс, что и НЖМД.

Конструктивно НЖМД представляет собой набор дисков, магнитных головок, двигателей, механизма доступа, заключенных в воздухонепроницаемый корпус, и управляющих электронных схем.

Диски с магнитным покрытием  при работе вращаются на общем  валу. Каждый диск разбит на концентрические  круги, называемые дорожками. Дорожки располагаются на обеих поверхностях каждого диска.

Совокупность дорожек одного диаметра представляют собой цилиндр. Дорожки  разбиты на секторы, размер которых  составляет 512 байтов. Запись и чтение данных в НЖМД осуществляются последовательно по секторам дорожек одного цилиндра, а при его заполнении, осуществляется переход на дорожки следующего цилиндра и т.д.

Для чтения и записи информации на жестком диске используется система  магнитных головок, которые одновременно перемещаются по радиальной оси к центру и от центра дисков НЖМД. Наиболее значимыми параметрами НЖМД являются:

- максимально возможный объем  хранимой информации на одном  НЖМД достигает 800 Гбайт и более.  Современные рабочие станции  обычно комплектуются НЖМД объемом  120 – 300 Гбайт;

• время доступа к диску определяется интервалом времени между запросом на выдачу данных и получением этих данных. В настоящее время среднее значение этого параметра находится в пределах 7 – 9 мс;

- средняя скорость передачи данных зависит от типа используемого интерфейса НЖМД и изменяется в пределах 30 – 80 Мб/с;

Важным показателем надежности работы НЖМД служит показатель наработки на отказ, паспортные значения которого в зависимости от вида модели НЖМД и фирмы изготовителя достигают 500тыс. – 1млн. часов.

Накопители на гибких магнитных  дисках (НГМД) относятся к стандартным внешним устройствам хранения данных несмотря на то, что в последние годы утратили свою функциональность и значение. НГМД в основном используются для выполнения процедуры первоначальной загрузки при восстановлении операционной системы и для хранения ключей для доступа к лицензионным программам. Гибкие диски используются в основном одного типа, размером 3,5” и объемом 1,44 Мб.

Накопители на компакт-дисках CD-ROM, CD-R и CD-RW относятся к оптическим накопителям информации, чтение которой и запись (только для накопителей CD-R и CD-RW) производятся лучом лазера.

Накопитель на CD-ROM предназначен для хранения и чтения информации. Аббревиатура CD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory) означает “компакт диск только для чтения”. Информация на диске представляется в виде последовательности углублений и выступов, расположенных на спиральной дорожке, выходящей из области вблизи оси диска. Углубления и выступы наносятся промышленным способом путем штамповки заготовок дисков. Выступ означает значение двоичной цифры “1”, углубление - “0”. На CD-ROM размещается 780 Мбайт информации. Скорость считывания информации первых CD-ROM равнялась 150 Кб/с. Скорость считывания последующих моделей накопителей стала обозначаться и расчитываться как хN, где N – множитель, на который следует умножить первоначальную скорость, чтобы получить искомую. Таким образом запись на накопителе “х52” означает скорость чтения в 52 раза большую, чем скорость считывания первого CD-ROM.

В середине 90-х годов появились накопители и компакт-диски с возможностью однократной записи CD-R (CD-Recordable). Запись на такие диски осуществляется благодаря наличию на их поверхности светочувствительного слоя, темнеющего при нагревании. В процессе записи лазерный луч нагревает выбранные точки слоя, которые темнеют и перестают пропускать свет к отражающему слою. Таким образом, после записи информации на такой диск, его поверхность будет представлять чередование светлых и темных точек, соответствующих значениям разрядов двоичного числа.

Позднее появились компакт-диски с возможностью перезаписи данных – CD-ReWritable (CD-RW). На таких дисках слой красителя может находиться в двух состояниях: кристаллическом и аморфном. Оба состояния имеют разную отражательную способность. Под действием лазерного луча краситель способен многократно менять свои характеристики переходя из кристаллического состояния в аморфное и обратно.

Дальнейшее  развитие технологий изготовления компакт-дисков привело к созданию дисков с высокой плотностью записи, которые получили название цифровых универсальных дисков (DVD – Digital Versatile Disk). В таких дисках используется спиральная дорожка записи – чтения данных с уменьшенными промежутками между соседними витками. Помимо этого впадины и выступы имеют меньший размер по сравнению с компакт – дисками. Это позволило увеличить объем информации на диске до 4,7 Гбайт. Дальнейшее увеличение объема информации было обеспечено появлением двусторонних DVD. В настоящее время широко используются DVD-R и DVD-RW накопители. Отметим, что DVD – накопители читают информацию на компакт дисках, а некоторые из моделей накопителей DVD могут и записывать компакт-диски.

Магнитооптические накопители используют диски со специальным слоем, реагирующим как на оптическое, так и магнитное воздействие. Запись информации осуществляется с помощью лазерного луча, нагревающего отдельные участки поверхности диска до 150⁰С, при которой меняется ориентация намагниченности. После этого на диск магнитным способом записываются данные. Преимуществом магнитооптического метода записи, по сравнению с магнитным, является независимость от внешних магнитных полей при обычных температурах, поскольку перемагничивание возможно только при температуре выше 150⁰С. Объем данных, записываемых на магнитооптический диск, достигает 5,2 Гб.

Флэш-память представляет собой современное устройство хранения данных на основе энергонезависимой памяти. Устройство имеет минимальные размеры, распознается как жесткий диск и допускает «горячее», т.е. при включенном компьютере, подключение. Максимальный объем флэш-памяти достигает 64 Гб., а скорость чтения данных – 30 Мбайт/с., скорость записи – 16 Мбайт/с.

Накопители на магнитной ленте, называемые стримерами, используются для создания и хранения архивных копий баз данных. К достоинствам стримеров следует отнести использование сменных картриджей, объем каждого из которых может достигать 500 Гб.

Порты ввода-вывода относятся к основному классу оборудования, через которое происходит подключение внешних устройств к основной системной плате ЭВМ. Главенствующую роль среди портов ввода-вывода стал занимать порт или шина USB (Universal Serial Bus) - универсальная последовательная шина, пришедшая на смену последовательному порту COM, параллельному порту LPT, порту PS/2 и игровому GamePort.

7. Технические средства для сбора, регистрации, хранения, отображения, передачи информации

Внешние устройства ПК. Внешние устройства делятся на три группы:

- устройства ввода данных;

- устройства вывода данных;

- устройства хранения данных.

К устройствам ввода данных относят: клавиатуру, сканер, графический планшет, специальные манипуляторы: мышь, джойстик, трекбол, тачпад.

Устройства вывода включают: монитор, принтер, графопостроитель.

Внешние устройства хранения данных составляют накопители на: жестком диске, гибких дисках, компакт-диске, DVD-диске, магнитооптических устройствах. К этой же группе устройств относятся внешняя флэш-память и стримеры.

Устройства ввода данных. Основным устройством ручного ввода числовой, текстовой и управляющей информации в ПК является клавиатура.

Клавиатура  содержит стандартный набор клавиш пишущей машинки, дополненный управляющими и функциональными клавишами, клавишами  управления курсором и малой цифровой клавиатурой. При нажатии клавиши  в компьютер передается номер клавиши и вид действия.

Функциональные  клавиши при их нажатии выполняют  определенные функции, закрепленные за ними в программах. При этом в  разных программах они могут выполнять  разные действия. Малая цифровая клавиатура используется в двух режимах – ввода чисел и управления курсором.

Манипуляторы данными типа мышь имеют большое разнообразие форм и размеров. Но, несмотря на это, все они работают по одному принципу. При перемещении мыши по горизонтальной поверхности ее движение преобразуется в последовательности импульсов, а нажатие кнопок мыши – в команды, которые передаются драйвером мыши в ПК. В зависимости от способа определения перемещения различают механические и оптические мыши. Механические мыши передают движение с помощью специального шарика, который соприкасается с поверхностью перемещения мыши и передает вращение на ролики и далее на детекторы электронных импульсов. Работа оптических мышей основана на фиксировании движения мыши с помощью оптических приборов. Оптические мыши имеют преимущества перед механическим, так как более точно и плавно передают движение, меньше зависят от качества поверхности перемещения, меньше загрязняются.

Трекбол по своему функциональному устройству аналогичен механической мыши с той лишь разницей, что пользователь сам вращает шарик, встроенный в верхнюю часть корпуса. В отличие от мыши трекбол не требует большого свободного пространства около компьютера его можно встроить в корпус компьютера или клавиатуры. Наибольшее применение трекболы нашли в портативных компьютерах.

Еще одним устройством, заменяющим мышь, является тачпад, представляющий сенсорную пластину, которая передает в ПК движение пальца руки по поверхности пластины. Обычно тачпад комплектуется двумя клавишами, аналогичными по выполняемым функциям клавишам мыши. Как и трекболы, тачпады в основном используются в портативных компьютерах.

Манипулятор джойстик выполнен в виде рукоятки-стержня и в основном используется в компьютерных играх. Отклонение ручки от вертикального положения приводит к передвижению курсора в соответствующем направлении.

С целью  автоматизации ввода в компьютер  графической и текстовой информации, представленной на бумажном носителе, используются сканеры. Они создают оцифрованное изображение документа и помещают его в память компьютера. Считывание изображения происходит путем сканирования изображения лучом света. Светочувствительные датчики воспринимают яркость и цветность отраженного луча и преобразуют их в двоичный код. Введенную со сканера информацию компьютер запоминает в формате графического файла. С целью преобразования графического формата в символьный используют программы оптического распознавания образов. Для текстов на русском языке используются отечественные программные системы распознавания FineReader и GuneiForm.

Конструктивно сканеры делятся на четыре типа: ручные, планшетные, роликовые и проекционные. Ручные сканеры перемещаются по объекту вручную. За один проход сканируется часть изображения. Поэтому к ручным сканерам необходимо специальное программное обеспечение, позволяющее совмещать отдельные части отсканированного изображения.

Графический планшет (диджитайзер) является координатным преобразователем, в состав которого помимо планшета входит манипулятор в виде авторучки с датчиком вместо пера. Горизонтальное и вертикальное перемещения датчика по поверхности планшета передаются в компьютер для определения координат считываемой на планшете точки.

Устройства вывода данных. Монитор является основным устройством оперативного отображения в ПК текстовой и графической информации с целью ее визуального восприятия. Синонимами термина «монитор» являются слова видеотерминал, дисплей. Отдельные виды мониторов выделяются по следующим классификационным признакам:

Для вывода документов или других изображений  на лист бумаги или прозрачную пленку используют печатающие устройства, называемые принтерами.

По  принципу действия различают матричные, струйные, лазерные, светодиодные и термопринтеры.

В матричных принтерах пишущая головка представляет собой матрицу с цилиндрическими стержнями.