Ответы на билеты (1-ый семестр ВФ). 1. Определение информатики, составные части и краткая история развития 3
 Скачать 1.09 Mb.
|
|
Периферийные устройства: связь с сотовым телефоном, аксессуары к ПК, колонки & наушники, игровые устройства, цифровая техника, CompactFlash. Потоковая обработка - это обработка фото, видео звука и т.п. Обработка информации проходит в реальном времени, все операции проходят без задержек. Расслоение центрального процессора: в нем находятся регистры – это основные действующие ячейки кэш памяти, обычно двухуровневая. Одна служит для выполнения быстрых операций по регистрам, она меньшего размера, но более быстродействующая, с ней связывается кэш память второго уровня, которая синхронизирует оперативную память, гораздо более медленную, с процессором.
Периферийные устройства – это любые устройства, которые конструктивно отделены от центральной части персонального компьютера (центральная часть персонального компьютера – микропроцессор и оперативная память) и имеют собственное управление. ПУ по своему функциональному признаку делятся на 2 основные группы: ВЗУ (внешние запоминающие устройства) – служат для долговременного хранения программ и данных ВЗУ - это НГМД, НЖМД, CD-ROM, стримеры. УВВ (устройства ввода-вывода) - служат для преобразования информации из внутреннего представления данных в компьютере (биты, байты) в форму, доступную для пользователя, и обратно. Под пользователем понимаются как люди, так и другие машины (например, какое-то оборудование, которым управляет компьютер). УВВ подразделяются на: - устройства ввода: клавиатура, мышь, сканер, микрофон, видеокамера, цифровая фотокамера, джойстик, различные датчики. - устройства вывода: дисплей, принтер, плоттер, акустические системы (колонки, наушники), исполнительные механизмы. По степени важности для персонального компьютера периферийные устройства делятся на основные и дополнительные. Основные периферийные устройства: дисплей, клавиатура и как минимум один НМД (жесткий или гибкий). Дополнительные периферийные устройства могут поставляться отдельно по специальному заказу. Для подключения периферийных устройств к общей системной шине РС нужны согласующие устройства. Роль согласующих устройств играют адаптеры периферийных устройств (АПУ). ПВВ - порты ввода-вывода для подключения внешних периферийных устройств к компьютеру. Имена - последовательный порт СОМ1 и СОМ2 для подсоединения мыши, модема и т.д. и параллельный порт LPT1 для подсоединения принтера.
Основное назначение ПУ – обеспечить поступление в ЭВМ из окружающей среды программ и данных для обработки, а также выдачу результатов работы ЭВМ в виде, пригодном для восприятия человека или для передачи на другую ЭВМ, или в иной, необходимой форме.. ПУ ЭВМ включают в себя внешние запоминающие устройства, предназначенные для сохранения и дальнейшего использования информации, устройства ввода-вывода, предназначенные для обмена информацией между оперативной памятью машины и носителями информации, либо другими ЭВМ, либо оператором. Входными устройствами могут быть: клавиатура, дисковая система, мышь, модемы, микрофон; выходными – дисплей, принтер, дисковая система, модемы, звуковые системы, другие устройства. С большинством этих устройств обмен данными происходит в цифровом формате. Для работы с разнообразными датчиками и исполнительными устройствами используются аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи для преобразования цифровых данных в аналоговые и наоборот. Различают последовательную и параллельную передачу данных, необходима синхронизация взаимодействующих устройств. Последовательные интерфейсы применяются для передачи данных на любые расстояния. Однако на короткие расстояния целесообразнее передавать данные байтами, а не битами, для этого используют параллельные интерфейсы ввода-вывода.
П  ечатающие устройства служат для вывода программ, данных и результатов обработки на бумажную ленту различной ширины, а также на отдельные листы бумаги. Устройства ударного действия сравнительно дешевы, позволяют изготавливать несколько копий, качество печати вполне удовлетворительное для традиционных применений компьютеров. К недостаткам этих устройств относят повышенный уровень шума и сравнительно невысокую надежность. На больших компьютерах наибольшее распространение в свое время получили высокоскоростные алфавитно-цифровые печатающие устройства (АЦПУ). Скорость печати этих устройств от 600 до 1800 строк в минуту, они относятся к построчно-печатающим устройствам параллельного действия. Знаконоситель в этих устройствах – литерный, обычно вращающийся с высокой скоростью цилиндрический барабан (может быть шаровой или ленточный носитель литер). Устройство содержало ряд ударных механизмов, равных количеству знаков в строке (длине барабана), а также буферное запоминающее устройство, хранящее информацию об одной строке. На малых компьютерах применялись рычажно-литерные и знакосинтезирующие устройства последовательного действия, в которых печатающий узел последовательно, знак за знаком, пробегает строку. Эти устройства имели невысокую скорость печати, малые размеры и стоимость, так как, во-первых, использовалась кинематика телетайпа (пишущей машинки), а во-вторых, изображение знака создавалось игольчатой матрицей, содержащей 5х7 или 7х9 точек. Принтеры безударного действия лишены многих недостатков ударных. Наибольшей популярностью в настоящее время пользуются лазерные (электрооптические) и струйные принтеры. Они обладают очень высокой скоростью печати, очень высоким качеством и надежностью. Однако стоимость таких устройств и их обслуживание значительно дороже, поэтому целесообразно их коллективное использование в приложениях, требующих высокого качества печати. Печатающие устройства применяются и для изготовления графических изображений (в том числе и цветных), предварительно созданных на экране графического дисплея. Правда, эти устройства принципиально отличаются от традиционных графопостроителей (плоттеров), поскольку пишущий узел последовательно пробегает всю поверхность бумаги строчку за строчкой, оставляя след в местах копируемого изображения (бумага перемещается только в одном направлении). Скорость изготовления рисунка невысока. Можно выделить два вида таких устройств: 1.Устройства графического вывода. К ним относятся координатографы и графопостроители планшетного и рулонного типа. В этих устройствах пишущий узел двигается непосредственно по линии изображения под управлением последовательности команд и программного обеспечения графического вывода. Графопостроители ориентированы на изготовление чертежей различного формата, координатографы обладают несколько более высокой точностью и могут применяться для гравировки и изготовления печатных плат (при этом пишущий узел заменяется резцом). 2.Устройства ввода графической информации. Это планшетные устройства (дигитайзеры), обеспечивающие считывание, т.е. распознавание графических элементов (точка, линия, элементарный фрагмент) и их кодирование – преобразование в цифровой код по установленным правилам. По степени участия человека в процессе считывания устройства ввода графической информации разделяют на автоматические и полуавтоматические.
Внешнее запоминающее устройство - (относительно) медленное запоминающее устройство большой емкости. Целостность содержимого ВЗУ не зависит от того, включен или выключен компьютер. Внешними запоминающими устройствами являются: накопители на жестких магнитных дисках; накопители на гибких магнитных дисках; накопители на компакт-дисках; накопители на магнито-оптических компакт-дисках; Накопитель на жёстких магнитных дисках или НЖМД, жёсткий диск, винчестер — устройство хранения информации, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров. В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые или керамические) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома. В НЖМД используется от одной до нескольких пластин на одной оси. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров, а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства. При отсутствии вращения дисков головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков. Один из главных недостатков НЖМД — это низкая надежность внешним механическим воздействиям (ввиду очень малого расстояния между считывающей головкой и поверхностью диска). В магнитооптическом устройстве для чтения и записи данных применяется лазер. При записи лазер разогревает маленькую зону носителя, с ростом температуры коэрцитивная сила материала падает, благодаря чему можно намагнитить разогретую зону слабым магнитным полем. При чтении данных луч лазера переключается на меньшую мощность и поляризуется (эффект Керра). Поскольку плоскость поляризации поворачивается при отражении луча от намагниченной среды, второй поляризующий фильтр (называемый анализатором) может преобразовать изменение интенсивности светового луча, которое в свою очередь фиксируется фотодетектором. В этих устройствах считывающая (записывающая) головка удалена от поверхности диска. При этом на дискете (сменной) размером 5,25 дюйма (133 мм) достигается емкость 4,6 Гбайт при времени поиска информации 1,8 мс. Эти устройства высоконадежные, позволяют оперативно изменять данные на носителе (в отличие дискет), могут быть представлены и в виде магнитооптических библиотек с автоматической сменой большого количества дискет, общая емкость которых достигает очень больших величин. НГМД (или флоппи-диски) — накопители на магнитной основе. Они обладают небольшой емкостью и довольно большим временем доступа. Однако их низкая стоимость и отсутствие жестких эксплуатационных требований при использовании и хранении дискет обеспечивают этому виду дисковой памяти высокую популярность у пользователей. Этот вид носителей используется для хранения личных архивов пользователей, очень удобен для обмена как прикладными, так и системными программами небольшого объема. В настоящее время используются дискеты диаметром 89 мм, емкость диска 1,44 Мбайт. Оптические диски относятся к устройствам хранения информации со сменными носителями (так же, как и магнитная лента, НГМД и т.д.).
НЖМД имеют металлическую основу, вращаются с высокой скоростью, их считывающие головки находятся на расстоянии десятых долей микрометра от поверхности диска. Они обладают малым временем доступа, большой емкостью и высокой стоимостью. Поэтому такие диски обычно используются как системные, расширяющие возможности ОП для обеспечения работы операционной системы, ее хранения и загрузки, а также для использования в различных прикладных программах. Любой современный НЖМД состоит из четырех основных частей: носителя; головки чтения-записи; позиционера; контроллера. Носитель – пакет дисковых пластин, вращающихся на одной оси, на смену дюралюминиевым пластинам (дискам) пришли диски из керамики и стекла. На поверхность диска наносится слой ферромагнетика (в современных дисках – оксид хрома), покрытый сверху тонким слоем алмазоподобного графита (для защиты от механических повреждений). Адресация дисков осуществляется следующим образом – номер диска, цилиндр (набор концентрических дорожек, расположенных на одинаковом удалении от центра вращения), дорожка, сектор (кластер). В современных дисках применяется зонно-битовая запись, имеющая различное количество секторов на дорожках с различным удалением от центра. Благодаря аэродинамическому эффекту головка чтения-записи «летит» над поверхностью диска под воздействием потока предварительно очищенного воздуха. У первых винчестерских дисков расстояние между поверхностью диска и головкой равнялось 0,5 мкм, у современных дисков оно достигает 0,07 – 0,05 мкм (что естественно повышает плотность записи и емкость дисков). На смену ферритовым головкам пришли композитные, магниторезистивные, тонкопленочные. Позиционер – устройство, наводящее головку на нужную дорожку. Существует два варианта привода – поворотный и линейный, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки. Схожесть в том, что в обоих случаях привод осуществляется с помощью соленоидов. Контроллер обеспечивает согласованное управление всеми элементами диска и передачу данных между компьютером и дисками. Накопители на жестких магнитных дисках в зависимости от вида компьютера различаются: по типу интерфейса — для персональных компьютеров, для серверов, для мейнфреймов и т.д.; по типу размера накопителей – 3,5 дюйма для настольных систем, 2,5 дюйма для ноутбуков и других переносных систем; по скорости вращения шпинделя: 15000, 10000, 7200, 5400 и 4200 об/мин. Один из главных недостатков НЖМД, являющегося на сегодняшний день основным системным ВЗУ, это низкая надежность к внешним механическим воздействиям (ввиду очень малого расстояния между считывающей головкой и поверхностью диска). Характеристики НЖМД: Интерфейс — совокупность линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии, и правил (протокола) обмена (IDE, SATA, USB, FireWire). Ёмкость — количество данных, которые могут храниться накопителем. Производителями при обозначении ёмкости жёстких дисков используются величины, кратные 1000. Так, например, ёмкость жёсткого диска, маркированного как «200 ГБ», составляет 186,2 ГиБ. Физический размер (форм-фактор). Почти все современные накопители для персональных компьютеров и серверов имеют ширину либо 3,5, либо 2,5 дюйма — под размер стандартных креплений для них соответственно в настольных компьютерах и ноутбуках. Время произвольного доступа — время, за которое винчестер гарантированно выполнит операцию чтения или записи на любом участке магнитного диска. Диапазон этого параметра невелик — от 2,5 до 16 мс. Скорость вращения шпинделя — количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и средняя скорость передачи данных. Надёжность — определяется как среднее время наработки на отказ (MTBF). Количество операций ввода-вывода в секунду — у современных дисков это около 50 оп./с при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп./сек при последовательном доступе. Потребление энергии — важный фактор для мобильных устройств. Уровень шума — шум, который производит механика накопителя при его работе. Указывается в децибелах. Тихими накопителями считаются устройства с уровнем шума около 26 дБ и ниже. Шум состоит из шума вращения шпинделя (в том числе аэродинамического) и шума позиционирования. Сопротивляемость ударам — сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии. |