К основным типам накопителей на дисках относятся:
• накопители на гибких магнитных дисках;
• накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД), винчестер;
• накопители на сменных компакт-дисках.
В накопителях на гибких магнитных дисках {дискетах) запись информации производится по дорожкам, делящимся на отдельные секторы. Между этими секторами существуют межсекторные промежутки. В зависимости от типа устройства и носителя и способа разметки последнего подбираются число дорожек и секторов и размер сектора.
Принцип работы таких накопителей заключается в том, что дискета, которая устанавливается в накопитель, вращается со скоростью 300–360 об/мин, чем обеспечивается доступ к нужному сектору. Запись на диск специальной управляющей информации носит название форматирования.
Накопители на жестких магнитных дисках представляют собой несколько металлических дисков, которые размещены на одной оси и заключены в герметизированный металлический корпус. Перед использованием эти диски нужно отформатировать. На жестких дисках информация располагается на дорожках, а внутри дорожек – на секторах. Совокупность дорожек на пакете магнитных дисков с одинаковыми номерами называется цилиндром.
Среди основных характеристик НЖМД выделяют:
• информационную емкость;
• плотность записи;
• число дорожек;
• время доступа (миллисекунды);
• наружные габаритные размеры;
• накопители на перезаписываемых компакт-дисках;
• накопители на сменных магнитных дисках большой емкости;
• накопители на магнитооптических дисках.
Подобные накопители подключают к системной шине с помощью различного типа интерфейса, среди которых элементы соединения и вспомогательные схемы управления, нужные для соединения устройств.
Накопители на сменных компакт-дисках применяются при использовании систем мультимедиа. Эти накопители (CD-ROM) приспособлены для считывания информации с компакт-дисков, вмещающих до 700 Мб. Запись на подобные диски осуществляется единожды с помощью специального оборудования.
Накопители на перезаписываемых компакт-дисках CD-RW, в отличие от накопителей на СБ^дисках, позволяют применять многократную перезапись.
Накопители на сменных магнитных дисках большой емкости предназначены для записи на сменный диск до 200 Мб информации и более.
Накопители на магнитооптических дисках используют оригинальную схему чтения-записи информации, обеспечивающую высокую информационную емкость носителей и надежность хранения записанной информации. Запись на эти носители осуществляется долговременно, а считывание достаточно быстро.
Устройства для записи и чтения цифровой информации на кассету с магнитной лентой называются стримерами. Они являются накопителями на магнитной ленте. Их используют для резервного архивирования информации. Среди положительных качеств таких записей большие объемы хранимой информации и низкая стоимость хранения данных.
3.5. Видеоконтроллеры и мониторы
Устройства, осуществляющие отображение информации на экране монитора, называются видеоадаптерами, или видеоконтроллерами. Видеоконтроллер – это плата расширения, обеспечивающая формирование изображения на экране монитора с использованием информации, которая передается от процессора.
Видеоконтроллеры подключают к ПК с помощью специальных локальных шин PCI или AGP. Интерфейс AGP применяется для ускорения обмена данными между процессором и видеоплатой. Многие видеоплаты рассчитаны на подключение к материнской плате через разъем AGP.
Информация отображается в текстовом или графическом режиме. В текстовом режиме используется посимвольное изображение данных на экране монитора, и данные изображения хранятся в ПЗУ. Изображения после включения питания компьютера перезаписываются из ПЗУ в ОП. При работе в графическом режиме применяется поточечное отображение информации на экране, при этом каждая точка экрана моделируется рядом битов, которые характеризуют цвет каждой из изображаемых точек. В режиме VGA каждая точка задается последовательностью из четырех бит, поэтому каждая точка может отображаться в одном из 16 = 24возможных цветов. Моделирование графического экрана можно осуществить разными наборами точек, как по вертикали, так и горизонтали.
Современные видеоадаптеры носят название графических ускорителей, так как они имеют специальные микросхемы, позволяющие ускорить обработку больших массивов видеоданных. Также данные графические ускорители называют акселераторами, они обладают своим специализированным микропроцессором и памятью. Важен объем этой памяти, так как в ней формируется полное графическое поточечное изображение экрана. В процессе своей работы видеоадаптер применяет собственную память, но не оперативную.
Однако для качественного воспроизведения изображения недостаточно иметь видеопамять необходимого объема. Важно, чтобы монитор мог обеспечивать вывод в режимах с высоким разрешением и чтобы программное обеспечение, которое задает формирование изображения, могло поддерживать соответствующий видеорежим.
В настольных компьютерах применяются мониторы на электронно-лучевых трубках, жидкокристаллические мониторы (LCD) и реже плазменные мониторы.
При работе в графических средах следует использовать мониторы с диагональю экрана не менее 15–17 дюймов. Среди основных параметров мониторов можно выделить:
• максимальное разрешение;
• длину диагонали;
• расстояние между пикселями;
• частоту кадровой развертки;
• степень соответствия стандартам экологической безопасности.
Изображение считается более качественным, если расстояние между пикселями минимально, а частота кадровой развертки высока. При частоте не менее 75 Гц обеспечивается уровень комфортности изображения для глаза. Идеальной частотой развертки считается частота 110 Гц, при которой изображение воспринимается абсолютно неподвижным. Частота кадровой развертки не является постоянной величиной, т. е. при работе с большей разрешающей способностью один и тот же монитор использует меньшую частоту. На качество изображения влияет и вид применяемого видеоадаптера, так как недорогие модели могут не поддерживать соответствующую частоту.
В персональных компьютерах используются LCD– и TFT-дисплеи, а также дисплеи с двойным сканированием экрана. Дисплеи TFT наиболее перспективные, но достаточно дорогие. Разрешающая способность TFT-дисплеев составляет 640x480, а в более дорогих портативных ПК – 800x600 точек и реже 1024x768.
3.6. Устройства ввода информации
Основным стандартным устройством ввода информации в ПК является клавиатура. В ее корпусе присутствуют датчики клавиш, схемы дешифрации и микроконтроллер. Каждая клавиша соответствует определенному порядковому номеру. При надавливании на клавишу информация об этом передается процессору в виде соответствующего кода. Данный код интерпретируется драйвером – специальной программой, принимающей вводимые с клавиатуры символы.
На клавиатуре присутствуют клавиши, которые не посылают процессору никакого кода и используются для переключения состояния специальных признаков статуса клавиатуры.
Для экономии места в портативных и карманных ПК используются клавиатуры с небольшим числом клавиш.
Расположение клавиш на клавиатуре соответствует стандарту латинских печатающих машинок.
Координатные манипуляторы – это устройства покоординатного ввода. К ним относятся мыши, трекболы и пойнтеры.
Мышь подключают к компьютеру через последовательный порт. При перемещении мыши информация о виде данного перемещения передается драйверу, который изменяет местоположение курсора мыши на экране. Благодаря этому можно сообщать прикладной программе текущие значения его координат. Мышь играет особую роль при работе с графической информацией в графических редакторах, системах автоматизированного проектирования. Чаще всего используются левая и правая кнопки мыши. Обычно программы отслеживают одно– и двукратное нажатие левой клавиши мыши, а также однократное нажатие правой.
Трекболом называют шар, встроенный в клавиатуру, который отличается от мыши тем, его не нужно перемещать по рабочей поверхности.
Пойнтер является аналогом джойстика и размещается на клавиатуре.
Трекболы и пойнтеры чаще всего применяются в портативных компьютерах, а в карманных компьютерах в качестве устройства покоординатного ввода используется сенсорный экран.
Сканерами называют устройства ввода графической информации в компьютер. Различают ручные, планшетные и рулонные сканеры; черно-белые и цветные.
Используя ручной сканер, необходимо перемещать его вдоль поверхности листа, с которого снимается изображение. Отдельные элементы изображения можно вводить по частям и совмещать их в необходимой последовательности, применяя специальные программы.
Планшетные сканеры отличаются простотой в использовании, большей производительностью, чем ручные, и дороговизной. При работе с такими сканерами книгу в развернутом виде помещают на планшет сканера, и он самостоятельно считывает весь лист целиком. Данные сканеры имеют высокую разрешающую способность, благодаря чему их используют для ввода в ПК фотографий и сложных иллюстраций.
Рулонные сканеры также являются простыми в использовании и предназначены для непрерывного считывания информации с рулонных носителей, например, при анализе экспериментальных данных.
Сканеры можно разделить на черно-белые и цветные. Черно-белые сканеры в основном применяются для сканирования текстовой информации, а цветные – для графической.
Дигитайзеры – это устройства поточечного координатного ввода графических изображений, которые используются в системах автоматического проектирования, компьютерной графике и анимации. Данный прибор позволяет с большой точностью ввести сложные изображения, такие, как чертежи, карты и др.
По сборке дигитайзер является планшетом, содержащим рабочую плоскость, с нанесенной на нее координатной сеткой. Он имеет панель управления и специальное световое перо, соединенное с планшетом. С компьютером дигитайзер соединяется кабелем через порт.
3.7. Устройства вывода информации
К печатающим устройствам относятся принтеры, которые выводят текст и графические изображения на бумагу, пленку и другие носители информации. Принтеры подключаются к компьютеру с использованием параллельного порта или порта USB, при этом к компьютеру можно подключить несколько принтеров одновременно. Сетевыми называют принтеры, обладающие повышенной производительностью, способные одновременно в порядке общей очереди обслуживать несколько подключенных к нему компьютеров.
Различают лепестковые, термические, специальные, точечно-матричные, струйные и лазерные принтеры.
Лепестковые и термические принтеры в настоящее время используются редко, специальные принтеры применяются для печати на поверхностях деталей, ткани, стекле и т. д. Наиболее часто используются точечно-матричные, струйные и лазерные принтеры.
Точечно-матричные принтеры состоят из печатающей головки, перемещающейся вдоль бумаги; в головке располагаются тонкие стержни, которые передвигаются при помощи электромагнита. «Выброс» определенной комбинации иголок бьет по красящей ленте, отпечатывающей на бумаге изображение некоторого набора точек. При последовательном наборе отпечатанных точек получается начертание того или иного символа. Различают матричные принтеры по ширине каретки: «широкие» принтеры применяются при печати на бумаге формата A3, а «узкие» – на бумаге формата А4.
Печать в точечно-матричных принтерах осуществляется в следующих режимах:
• draft – низкокачественная печать;
• NLQ – высококачественная печать;
• графический.
Чаще всего матричные принтеры обладают следующим набором шрифтовых размеров:
• pica – 10 знаков/дюйм;
• elite – 12 знаков/дюйм;
• proportional spacing – пропорциональный, когда ширина различных букв неодинакова, в результате на одном дюйме их может оказаться разное количество.
Кроме черно-белых применяются и цветные матричные принтеры.
В струйных принтерах, в отличие от точечно-матричных, не используется принцип печатающих иголок. Вместо них применяется выброс микроскопических капель чернил через сопла головки принтера. Это существенно повышает скорость и качество печати в графических режимах.
Из цветных принтеров наиболее распространенными являются трех– и четырехцветные принтеры, а самыми дешевыми – принтеры с одним одновременно используемым картриджем.
Лазерные принтеры отличаются от остальных тем, что изображение в них образуется лазерным лучом на светочувствительном барабане внутри принтера. В месте, где луч засвечивает поверхность барабана, образуется электрический разряд, притягивающий пылинки сухой краски. После соприкосновения барабана с бумагой тонер расплавляется и оставляет на бумаге оттиск точки, образуя изображение.
Лазерные принтеры обладают высоким качеством печати и высокой скоростью, но они более дорогие, чем другие принтеры.
Плоттерами, или графопостроителями, называют устройства, которые применяются для вычерчивания сложных графических изображений. Плоттеры могут быть двух типов: планшетные и рулонные. Лист в планшетном графопостроителе закрепляют, как на чертежной доске, а чертежное перо передвигается в двух координатах вдоль всего листа. В плогтерахрулонного типа чертежное перо передвигается только вдоль листа, а бумага протягивается взад-вперед транспортирующим валиком, поэтому плоттеры рулонного типа гораздо компактнее.
3.8. Устройства передачи информации. Прочие периферийные устройства
Устройство, которое преобразовывает информацию при ее передаче между компьютерами по телефонной сети, называют модемом.
Основой данного процесса является преобразование данных, получаемых от процессора, из цифровой формы в высокочастотный аналоговый сигнал.
Различают модемы:
• внутренние, представляющие собой плату расширения, которую устанавливают в один из свободных слотов расширения на системной плате;
• внешние, подключаемые с помощью специального разъема к последовательному порту ПК.
Одной из важнейших характеристик модема является максимальная обеспечиваемая им скорость приема/передачи данных, которая измеряется в бодах (единица скорости передачи данных, измеряемая числом битов в секунду). В настоящее время модемы работают с максимальной скоростью от 28 Кбод и выше.
Факс-модем обладает функциями приема и передачи факсимильных сообщений. Чаще всего современные модемы являются факс-модемами, в связи с чем термины «модем» и «факс-модем» считаются синонимами.
В настоящее время используются устройства, с помощью которых можно одновременно передавать по телефонным линиям данные и голоса на основе технологии DSVD. Наиболее распространены в России модемы фирм U.S.Robotics, ZyXEL, GVC.
Блок питания компьютера отключается при аварийных ситуациях. Примерно 80 % отказов компьютера являются следствием неполадок в системе питания, поэтому для обеспечения его безопасности от резких скачков напряжения или отключения питания используются устройства бесперебойного питания (UPS).
В устройстве бесперебойного питания находится стабилизатор напряжения, встроенные аккумуляторные батареи и генератор переменного тока. При сбое в питании данное устройство переключает напряжение на себя и в течение некоторого времени обеспечивает компьютер энергией, что обусловливает стабильную работу компьютера. Это устройство способно поддерживать нормальное питание ПК в течение 3—20 мин.
Диалоговая компьютерная система, которая обеспечивает синтез текста, графики, звука, речи и видеоизображений называется мультимедиа. Мультимедиа-системой считается компьютер, основные устройства которого соответствуют современным требованиям. Такой компьютер должен быть оборудован накопителем на компакт-дисках, звуковой платой, акустическими колонками или наушниками. Компакт-диск является одним из основных носителей информации в системах мультимедиа, на него записывают энциклопедии, игры и обучающие программы. Компакт-диски иногда оказываются удобнее книги, поиск нужной информации за счет использования специального программного обеспечения становится проще и быстрее.
Аудиоадаптеры применяются для воспроизведения, записи и обработки звука, такими могут быть звуковые платы и звуковые карты. Данные устройства преобразуют цифровые данные компьютера в аналоговый звуковой сигнал и обратно; на звуковой карте размещается несколько разных устройств, которые позволяют создать на базе ПК студию звукозаписи. К главным характеристикам аудиоадаптеров относятся: разрядность, число каналов воспроизведения (моно или стерео), используемый принцип синтеза, расширяемость и совместимость. От вида звуковых карт и акустических систем также зависит качество звучания. Достаточное качество звука обеспечивается любыми активными колонками, а более лучшее звучание достигается при подключении аудиоплаты ко входу усилителя бытовой аудиосистемы.
Тема 4
Основы работы пользователя в операционной среде персонального компьютера
4.1. Операционные системы
Операционной системой называется целый ряд управляющих программ, которые используются в качестве интерфейса между компонентами ПК и обеспечивают наиболее эффективную реализацию ресурсов ЭВМ. Операционная система является основой системной программы, загружаемой при включении питания компьютера.
К основным функциям ОС относятся:
• получение от пользователя ПК команд или заданий;
• принятие и применение программных запросов на запуск и остановку других программ;
• загрузка в ОП подходящих для исполнения программ;
• защита программ от взаимного действия друг на друга, обеспечение сохранности данных и др.
По видам пользовательского интерфейса (набору приемов, обеспечивающих взаимодействие пользователей ПК с его приложениями) различают следующие ОС:
а) командный интерфейс – выдача на экран монитора системного приглашения для ввода команд с клавиатуры (например, ОС MS-DOS);
б) интерфейс WIMP (или графический интерфейс – графическое представление образов, которые хранятся на жестком диске (например, ОС Windows различных версий);
в) интерфейс SILK (Speech Image Language Knowledge) – использование речевых команд для взаимодействия пользователя ПК и приложений. Данная разновидность ОС в настоящий момент находится в стадии своего развития.
Согласно режиму обработки задач выделяют следующие ОС:
а) обеспечивающие однопрограммный режим, т. е. способ организации вычислений, при котором в один момент времени они способны выполнять только одну задачу (например, MS-DOS);
