Лекции ТСИ Сорокиной Н.Л.. Конспект лекций по дисциплине Технические средства информатизации для специальности 230401 Информационные системы
 Скачать 372.5 Kb.
|
|
Тема 2.2 Оперативная память. Интерфейсы ПК. Организация оперативной памяти. ОП(ОЗУ)- предназначена для приема, хранения и выдачи информации и представляет собой быстродействующую, запоминающую систему ПК. Оперативная память обозначается как RAM. ОП имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что она временная, т.е. при отключении питания ОП полностью очищается (динамическая память). Характеристики микросхем памяти Основными характеристиками микросхем памяти являются:
Постоянная память ПК В момент включения компьютера в его оперативной памяти отсутствуют любые данные, поскольку оперативная память не может сохранять данные при отключенном компьютере. Но процессору необходимы команды, в том числе и сразу после включения. Поэтому процесор обращается по специальному стартовому адресу, который ему всегда известен, за своей первой командой. Этот адрес указывает на память, которую принято называть постоянной памятью ROM или постоянным запоминающим устройством (ПЗУ). Микросхема ПЗУ способна продолжительное время сохранять информацию, даже при отключенном компьютере. Говорят, что программы, которые находятся в ПЗУ, "зашиты" в ней - они записываются туда на этапе изготовления микросхемы. Комплект программ, находящийся в ПЗУ образовывает базовую систему ввода/вывода BIOS (Basic Input Output System). Что такое Chip Set? Chip Set-это набор микросхем. Это одна или несколько микросхем, таймеры, система управления и специально разработанных для «обвязки» микропроцессора. Они содержат в себе контроллеры прерываний прямого доступа к памяти, как и шиной- все те компоненты, которые в оригинальной IBM PC были собраны на отдельных микросхемах. Разъемы- слоты PCI Как правило, их четыре (изредка - меньше). Разъемы PCI - обычно самые короткие на плате, белого цвета, разделенные своеобразной "перемычкой" на две неравные части. Интерфейсы ПК. Связь устройств автоматизированных систем друг с другом осуществляется с помощью средств сопряжения, которые называются интерфейсами. В соответствии с функциональным назначением интерфейсы можно поделить на следующие основные классы:
Шина представляет собой набор проводников, соединяющих различные компоненты компьютера для подвода к ним питания и обмена данными. В минимальной комплектации шина имеет три типа линий: управления, адреса, данных. Обычно системы включают два типа шин: системные и шины ввода/вывода. Шина ISA-стандартная шина IBM PC XT (8битная) и AT(16 битная). Шина XT имеет:
Шина EISA имеет:
Локальные шины Шина VESA была создана специально для лучшего микропроцессора того времени 480DX /2. В зависимости от используемого центрального процессора тактовая частота шины может составлять от 20 до 66 МГц. Недостатками ее являются
Шина PCI Возможности:
Шина AGP взаимодействует непосредственно с источниками информации:
AGP функционирует на скорости процессорной шины (FSB). Была выпущена AGP 2.0,которая поддерживала четырехкратную передачу данных за один такт ЦП. Адресная шина. Данные, которые передаются по этой шине трактуются как адреса ячеек оперативной памяти. Именно из этой шины процессор считывает адреса команд, которые необходимо выполнить, а также данные, с которыми оперируют команды. В современных процессорах адресная шина 32-разрядная, то есть она состоит из 32 параллельных проводников. Шина данных. По этой шине происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и наоборот. В ПК на базе процессоров Intel Pentium шина данных 64-разрядная. Это означает, что за один такт на обработку поступает сразу 8 байт данных. Командная шина. По этой шине из оперативной памяти поступают команды, выполняемые процессором. Команды представлены в виде байтов. Простые команды вкладываются в один байт, но есть и такие команды, для которых нужно два, три и больше байта. Большинство современных процессоров имеют 32-разрядную командную шину, хотя существуют 64-разрядные процессоры с командной шиной. Защита ПК от компьютерных вирусов. Компьютерный вирус- вредоносная программа, при проникновении на ПК заражает, удаляет или портит любые файлы, препятствует нормальной работе ПК. Основные источники вирусов:
Признаки появления вирусов
Основная классификация вирусов:
а) вирусы - заражающие программы б) макро-вирусы - заражают файлы данных в) вирусы спутники – используют имена других файлов 3. Ретро-вирусы – заражают антивирусную программу. 4.Вирусы невидимки – искажают информацию, прочитанную с диска так, что программа, которой предназначается эта информация получает ошибочные данные. По алгоритму вирусы подразделяются на:
Защита от вирусов:
Контрольные вопросы: 1. Дайте определение характеристикам микросхем памяти. 2. По каким признакам классифицируются компьютерные вирусы? Раздел 3. Накопители информации. Тема 3.1 Накопители массивов информации. Магнитные накопители. Накопитель информации - устройство записи, воспроизведения и хранения информации, а носитель информации - это предмет, на который производится запись информации(диск, лента, твердый носитель).Поверхность магнитного носителя рассматривается как последовательность точечных позиций, каждая из которых ассоциируется с битом информации. Поскольку расположение таких позиций определяется неточно, для записи требуются заранее нанесенные метки, которые помогают находить необходимые позиции записи. Для нанесения таких меток должно быть произведено разбиение диска на дорожки и сектора - форматирование. Гибкий диск вращается со скоростью 300-360 оборотов/мин, а жесткий диск-3600-7200 оборотов/мин. Первый гибкий магнитный диск (ГМД) был создан в 1971 году в лаборатории фирмы IBM, возглавляемой А. Шугартом, и имел диаметр «8». В 1986 году фирма IBM начала выпуск гибких магнитных дисков (ГМД или дискет) «3,5» емкостью 720 Кб, а в 1987 многие фирмы-производители начали выпуск ГМД «3,5» емкостью 144 Мб. Дорожкой записи (Track) называется каждое из концентрических колец диска, на котором записаны данные. Поверхность диска разбивается на дорожки, начиная от внешнего края, число дорожек зависит от типа диска. Число дорожек на стандартном диске определяется плотностью записи, т.е. объемом информации, который можно надежно разместить на единице площади две поверхности носителя. Каждое кольцо дорожки разбивается на участки, называемые секторами (стандартный сектор равен 512 байт). Первый накопитель на жестких дисках был создан в 1973 году по технологии фирмы IBM и имел кодовое обозначение «30/30», которое совпало с названием известного ружья «винчестер», использовавшегося при завоевании Дикого Запада. Габаритные размеры винчестеров стандартизированы по параметрам, называющимся форм-факторами. Для записи и считывания информации с ГМД используются периферийные устройства-дисководы (FDD) Интерфейс - коммуникационное устройство, позволяющее одному устройству взаимодействовать с другими, устанавливать соответствие между выходами одного и входами другого. Накопители на компакт-дисках.
Основные характеристики винчестеров:
Контрольные вопросы: 1. Что называют дорожкой записи? 2. Что такое носитель информации? Раздел 4. Устройство отображения информации Тема 4.1 Мониторы. Виды мониторов. По принципу действия все мониторы для ПК делятся на две большие группы:
Конструкция ЭЛТ-монитора представляет собой стеклянную трубку, внутри которой находится вакуум. С фронтальной стороны внутренняя часть стекла трубки покрыта люминофором. В качестве люминофоров для цветных ЭЛТ используются довольно сложные составы на основе редкоземельных металлов- иттрия, эрбия и др. Люминофор-это вещество, которое испускает свет при бомбардировке его заряженными частицами. Для создания изображения в ЭЛТ-мониторе используется электронная пушка, которая испускает поток электронов сквозь металлическую маску или решетку на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора, которая покрыта разноцветными люминофорными точками. Электроны попадают на люминофорный слой, после чего энергия электронов преобразуется в свет, т.е. поток электронов заставляет точки люминофора светиться. Любое текстовое или графическое изображение на экране монитора состоит из множества дискретных точек люминофора, называемые пикселями и ,представляющих собой минимальный элемент изображения-растра. Разрешающая способность монитора определяется числом элементов изображения, которые он способен воспроизводить по горизонтали и вертикали. Первые TTL-мониторы были монохромными, впоследствии появились цветные. В монохромных цифровых мониторах точки на экране могут быть только светлыми или темными, различаясь яркостью. ЭЛТ монохромного монитора имеет только одну электронную пушку. В кинескопе цветного цифрового монитора содержится три электронные пушки: для красного(Red), зеленого(Green) и синего(Blue) цветов с раздельным управлением, поэтому его называют RGB-монитором. Минимальное расстояние между люминофорными элементами одинакового цвета, в теневых масках называющая Dot Pitch(шаг точки) и является индексом качества изображения. Среднее расстояние между точками люминофора называющая зерном. ЖК-мониторы (LCD-Liquid Crystal Display)составляют основную долю рынка плоскопанельных мониторов с экраном размером 13-17. Основным элементом ЖК-монитора является ЖК-экран, состоящий из двух панелей, выполненных из стекла, между которыми размещен слой жидкокристаллического вещества, которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Принцип действия ячейки ЖК-монитора в следующем. При отсутствии напряжения между подложками ячейка ЖК-монитора прозрачна, поскольку вследствие перпендикулярного расположения бороздок на подложках и соответствующего закручивания оптических осей жидких кристаллов вектор поляризации света поворачивается и проходит без изменения через систему поляризатор-анализатор. К основным характеристикам ЖК-мониторов относятся следующие качества:
Разрешение ЖК-монитора определяется размером отдельной ЖК-ячейки, т.е. фиксированными размером пикселов. Антибликовые покрытия. Существует несколько способов нанесения антибликовых покрытий: 1. Протравливание (самый дешевый способ)- придание поверхности шероховатости 2. Нанесение кварцевого покрытия. Контрольные вопросы:
Тема 4.2 Проекционные аппараты и устройства формирования объемных изображений. Мультимедийные проекторы Проектор – оптико-механический прибор для проецирования на экран увеличенных изображений различных объектов. Принцип действия проекционных аппаратов заключается в проецировании с помощью оптической системы на экран изображения объекта, нанесенного на тонкой полупрозрачной пленке, при освещении его мощной проекционной лампой. В результате изображение может быть показано большой аудитории. Первый проектор изобрел немецкий физик и математик Афанасий Кирхер в 1640 г., назвав свой аппарат «волшебный фонарь». При выборе проектора следует обращать внимание на его разрешение, яркость- мощность светового потока. Яркость - проектора обозначается в ANSI люменах. Большую роль при создании яркой картинки играет лампа, установленная в проекторе. Чаще всего в проекторах устанавливается одна лампа, однако проекторы с большим числом ламп позволяют значительно увеличить световой поток. Классификация проекторов по весу и габаритам. 1.по весу: a) карманные-миниатюрные устройства весом, напоминающие смартфон. - малая яркость, работают недолго; + автономный, работают от встроенной батарейки. b) ультрапортативные -небольшие размеры, с толстую книгу, и вес до 3 кг. -не могут долго работать без перерыва; +легкие, компактные, используются для выездных презентаций. c) портативные-вес от 3 до 7 кг. +имеют высокую яркость, можно использовать при дневном освещении, переносить; -дорогие. d) стационарные-самые крупные, яркие проекторы, используемые в общественных местах. +хорошее качество изображения, широкоформатные; -дорогостоящие, нельзя переносить. Технология формирования изображения. На сегодняшний день используются две технологии: 1)CRT; 2) LCD. LCD проекторы- проекторы на основе ЖК-матрицы. Основным элементом данных видеопроекторов является одна или три ЖК-матрицы основных цветов, которые работают на просвет, как пленка в киноаппарате. Матрицы просвечиваются мощным световым потоком, лампы при прохождении через них отдельные пиксели закрываются или открываются, в результате формируется изображение на экран. В компьютерных проекторах в качестве источника проецируемого изображения используется специальный электронно-управляемый модулятор, на который подается сигнал от видеоадаптера PC. Такой модулятор выполняет функцию диапозитивной пленки или слайда в обычном проекторе и используется в качестве управляемого светофильтра, модулирующего световой поток от проекционной лампы. Мультимедийные проекторы на базе ЭЛТ(CRT) выпускаются в течение уже нескольких десятилетий. Но, несмотря на появление более современных технологий, по качеству воспроизведения изображения (разрешение, четкость, точность, цветопередача), уровню акустического шума (менее 20 дБ) и длительности непрерывной работы (10000 часов и более), они до сих пор не имеют себе равных. Ни одна другая технология пока не обеспечивает столь же глубокий уровень черного и столь же широкий динамический диапазон яркости изображения, благодаря которым CRT-проекторы позволяют различать детали даже при демонстрации затемненных сцен. Физические характеристики флюоресцирующего покрытия экрана трубки исключают потерю информации при воспроизведении видеосигналов разных стандартов(NTSC, PAL, HDTV, SVGA и др.), а сходство технологии производства, используемых в проекторах трубок с телевизионными, обеспечивает точность передачи цветов без применения алгоритмов гамма-коррекции. Обладая несомненными достоинствами, особенно при демонстрации видео,CRT-проекторы имеют и ряд существенных недостатков, ограничивающих сферу их применения. При значительных габаритах и массе в несколько десятков кг., они проигрывают современным портативным мультимедиа-проекторам в яркости. При характерном для них световом потоке в пределах от 100 до 300. ANSI-им просмотр программ возможен лишь в отсутствие внешнего освещения. Для достижения наилучшего качества изображения при инсталляции. CRT-проектору нужно выполнить множество тонких настроек, что требует привлечения квалифицированного персонала. Между тем, после перемещения аппарата на новое место, замены вышедшего из строя компонента или естественного ухода параметров, с течением времени все процедуры необходимо повторять заново. Таким образом, к достаточно высокой цене самого устройства могут добавиться значительные эксплуатационные расходы. Виртуальная реальность. 3D-технологии. В основу 3D-технологий положена идея создания двух изображений для каждого глаза пользователей. Создать 3D-технологии достаточно просто, можно объединить две камеры в одном устройстве, а затем уже свести воедино полученную с них информацию. Гораздо сложнее показать 3D, т.е. показать каждому глазу свою картинку. Первые шаги в области 3D-технологии основаны на разделение картинки для каждого глаза по цвету, такое изображение называется анаглиорным, для просмотра нужны красно-синие очки. Для одного глаза красный фильтр, для другого синий. При этом подходе страдает цветопередача и качество изображений. Идея формировать разные картинки для каждого глаза путем построчного вывода их на экран гораздо более современное. Она сейчас используется в кинотеатрах,3D-телевизорах, а также мониторах. Для просмотра 3D можно обойтись и без очков, в таком случае экран должен подготовить две разные картинки для каждого глаза. Поверх экрана располагается так называемая параллаксный барьер. Слой из тонких и точных щелей, отвечающих за то, какую картинку видит тот или иной глаз. Естественно определенная часть экрана при этом скрыта от каждого из глаз (за этим самым барьером), но наш мозг при обработке такого разорванного изображения формирует цельную картинку. К недостаткам этой технологии следует отнести то, что при малейшем сдвиги от оптимальной точки просмотра глаза, уже не будет восприниматься изображение как объемное. Недостатки: довольно сильно затемняют изображение; при просмотре болят глаза; для просмотра нужен 3D специальный экран. Шлемы виртуальной реальности считаются наиболее точными устройствами 3D изображениями. Важнейшей особенностью является наличие систем виртуальной ориентации, которая отслеживает движение головы и в соответствии с ним, корректирует изображение на экране. В случае поворота головы в одну сторону, панорамное изображение прокручивается через ЖК матрицы в противоположном направлении. В результате у пользователя возникает иллюзия стабильности наблюдаемой картины и ощущение реальности изображения. Помимо этого, шлем оборудован высококачественной стереофонической аудиосистемой. Между 3D-очками и шлемами есть принципиальные различия: 1.3D-очки изображения не создают, хотя также содержат ЖК-линзы, которые используются в качестве электронно-управляемого фильтра. 2. 3D-очки лишены системы виртуальной ориентации. 3. Подключение 3D-очков к ПК производится с помощью дополнительного устройства-контроллера. 3D-мониторы. Плоскопанельные 3D-мониторы основаны на свойстве избирательности ЖК мониторов по отношению к поляризации происходящего изучения. Стереопара в таких мониторах создается за счет того, что ЖК-ячейки пропускают свет с одной поляризацией, а ячейки четных строк- с другой.(здесь нужно использовать очки). Принцип действия монитора основаны на использовании двух разработок фирм SONY. Двойной расщипитель изображения и специальная фотодиодная система слежения головы. На экране одновременно изображается оба элемента стереопары, при чем пластины преломляют свет, таким образом, что каждый глаз видит только один из элементов. Контрольные вопросы: 1. Что называют проектором? 2. Какими признаками должен обладать современный проекционный аппарат? Раздел 5. Периферийные устройства: ввод-вывод текстовой и графической информации |