Лекции по ВМСС. Конспект лекций по курсу "Электронные вычислительные машины, системы и сети"
 Скачать 3.89 Mb.
|
|
Глава 5 ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ КОМПЬЮТЕРА. СПОСОБЫ ЕЕ ИЗМЕРЕНИЯ Измерение производительности компьютера Факторы, влияющие на быстродействие: Конвейерные прерывания Быстродействие ОЗУ Исчезновение циклов памяти Низкая эффективность программного обеспечения Быстродействие дисковой памяти Фактор чередования Кэширование дисковой памяти Электронный диск Буферизация Измерение производительности компьютера Единицы измерения производительности обычно выражаются в: KOPS. -тысячах операций в секунду MIPS. -миллионах инструкций или команд в секунду FLOPS. -миллионах операций с плавающей запятой в секунду Быстродействие компьютера оценивается как время выполнения им некоторого произвольного набора команд. Но это имеет смысл при сравнении нескольких процессоров одного семейства, поскольку системы команд процессоров различных типов могут сильно отличаться друг от друга. Другой подход заключается в сравнении тактовых частот процессоров. Преимущество этого подхода - простота: увеличение тактовой частоты процессора автоматически ведет к повышению его быстродействия, но при сравнении производительности процессоров различных типов можно столкнуться с тем, что для выполнения однотипных команд разные процессоры затрачивают отнюдь не одинаковое количество циклов. Факторы влияющие на быстродействие: Конвейерные прерывания Один из методов увеличения производительности компьютера - выполнение нескольких команд одновременно. Это достигается при помощи конвейерной технологии: несколько последовательных команд находятся на разных стадиях выполнения - от декодирования до запоминания результата. В этом случае при передаче управления происходит отбрасывание частично выполненных команд, оставшихся на конвейере. Такие прерывания существенно ограничивают производительность. Быстродействие ОЗУ Если процессор по своей производительности значительно превосходит оперативную память системы, то при каждом обращении к ней процессор несколько циклов отрабатывает "вхолостую". В случае, когда 32-разрядный процессор работает с 16-разрядным ОЗУ, процессор должен ожидать завершения обработки двух последовательных запросов. Исчезновение циклов памяти В компьютерах, где системное ОЗУ используется центральным процессором и видеоадаптером совместно, то, поскольку, эти обращения не могут происходить одновременно, в самом простом случае, процессору и видеоадаптеру присваиваются альтернативные циклы доступа к памяти. По сути дела видеоадаптер как бы ворует циклы процессора по мере необходимости. Низкая эффективность программного обеспечения Программное обеспечение не может само по себе научиться использовать преимущества новейших достижений в сфере увеличения производительности аппаратуры. Если операционные системы обычно проверяют наличие сопроцессора или расширенной системы команд, то прикладные пакеты, как правило, такой проверки не производят, и, соответственно, все дополнительные возможности аппаратуры просто игнорируются. Немаловажным фактором, влияющим на производительность системы, является и то, что время, необходимое на выполнение одной операции доступа к памяти или к диску, подвержено влиянию других операций доступа. В данном случае ограничения налагает полоса пропускания сигналов. С другой стороны дисковый накопитель может обрабатывать одновременно только один запрос, таким образом образуется очередь, в которой новые запросы ожидают завершения обработки предыдущих программ. Наилучшим способом измерения производительности вычислительной системы является временная оценка работы тех прикладных программ, которые в дальнейшем будут на ней использоваться. Это основа тестирования, которое действительно будет иметь смысл для конкретного пользователя. Быстродействие дисковой памяти Производительность дисковой подсистемы очень сильно влияет на общую производительность компьютера. Основные причины, приводящие к замедлению работы диска: - неправильный выбор фактора чередования при форматировании диска на низком уровне; - сильная фрагментация файлов; - отсутствие буферизации дискового ввода/вывода или неправильное использование такой буферизации; - отсутствие драйвера кэширования дисковой памяти; - неправильная установка переменной среды PATH операционной системы MS-DOS; Фактор чередования Обычно секторы на дорожке располагаются в порядке возрастания и порядковых номеров. Процедура чтения заключается в том, что контроллер диска устанавливает головки на нужную дорожку и начинает сканировать подряд все секторы для того чтобы найти требуемый сектор. Контроллер при поиске пользуется номером сектора, записанным в области служебной информации. После того как головка окажется над искомым сектором, начинается процесс считывания данных (512 байт) и записи их в оперативную память, как только все данные записаны в память, компьютер выдает контроллеру команду чтения следующего сектора. Однако пока контроллер записывал данные пока компьютер выдавал команду на чтение следующего сектора, диск, разумеется, продол жал вращаться. И если производительность контроллера диска недостаточна, к моменту начала чтения второго сектора головка уже может проскочить управляющую запись второго сектора. Поэтому следующий сектор, который обнаружит контроллер, будет иметь номер 3. Теперь контроллер будет ждать, пока диск повернется на один оборот, и только тогда он сможет прочитать второй сектор. Таким образом, если программа будет читать несколько секторов подряд, на чтение каждого сектора будет потрачено время равное времени оборота диска. Чтобы улучшить временные характеристики можно, например, располагать секторы через один, в таком случае после чтения одного сектора будет достаточно времени для чтения следующего и вся дорожка может быть считана за 2 оборота диска. Кэширование дисковой памяти Во время работы операционная система и прикладные программы часто обращаются к одним и тем же файлам или к одним и тем же областям диска. Чтобы избежать повторения операции чтения диска при обращении к наиболее часто используемым программам применяется кэширование дисковой памяти: в области оперативной памяти выделяется некоторое пространство для хранения содержимого секторов диска – кэш буфер. Вначале вся эта область свободна. Когда программа начинает работать с диском, затребованные ею секторы копируются в кэш буфер. Теперь если программе нужен сектор, кэш драйвер проверяет, нет ли его в кэш буфере. Если есть, физическое чтение диска не выполняется, программа пользуется копией сектора из буфера. Если требуемого сектора в кэш буфере нет, он читается с диска и записывается в кэш буфер. Кэширование диска для некоторых программ дает увеличение быстродействия в несколько раз. Электронный диск Если в вашем компьютере имеется расширенная или дополнительная память, вы можете организовать так называемый электронный диск. Подключив в файле CONFIG.SYS драйвер RAMDRIVE.SYS, вы получите дополнительный псевдодиск, организованный в оперативной памяти. От обычного диска он будет отличаться более высоким быстродействием. Кроме того, т. к. данные, записанные на электронный диск, хранятся в оперативной памяти, при выключении питания компьютера содержимое электронного диска будет потеряно. Буферизация Еще один путь к увеличению быстродействия дисковой подсистемы лежит в использовании буферизации ввода/вывода. Команда BUFFERS имеет следующий формат: BUFFERS=n n задает количество буферов, которые MS-DOS использует для ввода/вывода. Буфера используются следующим образом: все читаемые с диска секторы записываются в буферы. Если в последствии какой-либо программе требуются прочитанный ранее и записанный в буфер сектор, он извлекается из буфера. Физического чтения сектора с диска не происходит. Глава 6 СЕТИ ЭВМ И СРЕДСТВА ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОГО ДОСТУПА Сети ЭВМ и средства телекоммуникационного доступа Классификация вычислительных сетей Структура локальных вычислительных сетей Иерархическая вычислительная сеть Кольцевая вычислительная сеть Магистральная вычислительная сеть Вычислительная сеть типа "звезда" Аппаратные средства вычислительных сетей Доступ в локальных вычислительных сетях Технические средства связи ЭВМ с удаленными пользователями Комплексы технических средств САПР Основные средства построения КТС САПР Сети ЭВМ и средства телекоммуникационного доступа Для современного этапа развития средств вычислительной техники характерно использование сравнительно дешевых мини-, микро-, персональных ЭВМ, обладающих достаточно большими вычислительными возможностями. Поэтому естественен переход к распределенным системам обработки информации на базе многопроцессорных и многомашинных вычислительным сетям (ММВС), а также сетей ЭВМ. Многопроцессорные и многомашинные ВС позволяют получить высокую производительность и используются в САПР как мощные ЦВК. Их применение целесообразно при необходимости интенсивного обмена большими массивами данных. Поскольку при объединении ЭВМ в единую ММВС применяют стандартные интерфейсы ЭВМ, расстояния между ЭВМ должно быть не более 100 м. Однако с позиции труда инженера более эффективно приближение технических средств связи с ЭВМ непосредственно к рабочему месту инженера, что и обуславливает популярность персональных ЭВМ и ИРС. Если же при размещении КТС САПР в помещениях проектной организации расстояния между ЭВМ превышают допустимые для ММВС или интенсивность обмена данными между отдельными ЭВМ невысока, но сами обмены данными необходимы, то организуются вычислительные сети с соответствующими аппаратными и программными средствами. Под вычислительной сетью (сетью ЭВМ) понимают объединение достаточно большого числа независимых ВС, удаленных друг от друга на расстояния от нескольких сотен метров до нескольких тысяч километров и связанных специальным каналом передачи данных, с целью коллективного использования аппаратных, программных и информационных ресурсов. Наиболее перспективны в смысле использования в САПР локальные вычислительные сети с расстояниями между отдельными ЭВМ (узлами сети), не превышающими 2.5... 3.0 км. Глобальные вычислительные сети, объединяющие ЭВМ в пределах больших географических регионов и располагающие значительными вычислительными мощностями (напр., сеть АГРА), при создании их в рамках министерств или отраслей смогут найти применение в САПР как мощные ЦВК САПР отдельных предприятий и как объединение ЦВК группы родственных проектных организаций. Главные достоинства локальных вычислительных сетей, обусловившие большой интерес к ним в последнее время: простота, повышенная надежность и живучесть, сравнительно низкая стоимость при повышенной производительности распределенной обработки данных, достаточно высокая скорость передачи данных, возможность расширения сети при незначительном увеличении комплекса технических средств; недостатки - сложность разработки программного обеспечения, трудности тестирования и диагностики отказов сети. Система межмашинных взаимодействий в вычислительных сетях обычно представляется в виде совокупности иерархических уровней или функциональных слоев. На каждом из уровней решаются свои функциональные задачи и используются возможности находящихся ниже по иерархии уровней через соответствующий межуровневый интерфейс без учета особенностей внутреннего функционирования всех предшествующих уровней. Совокупность правил взаимодействия компонентов сети на определенном уровне называется протоколом уровня сети ЭВМ. На протоколы вычислительных сетей и межуровневый интерфейс разработаны стандарты. Пользователям в этой иерархии уровней доступны системные услуги только верхнего уровня. С позиции технической реализации наибольший интерес представляют нижние уровни, где определяются механические, электрические и информационные характеристики организации связи между ЭВМ, для надежной передачи информации между ЭВМ по единственному каналу передачи данных (совокупность физического канала связи и аппаратуры передачи данных). Канал передачи данных обычно наиболее дорогостоящая часть сети ЭВМ. Канал связи может содержать одну или несколько линий связи в зависимости от способа передачи данных (последовательный или параллельный). Классификация вычислительных сетей Классификация возможна по различным признакам. По типу ЭВМ, объединяемых в сеть, различают однородные вычислительные сети, объединяющие программно-совместные ЭВМ, и неоднородные. По распределению функций управления сетью могут быть централизованные и вычислительные сети, управляемые центральной ЭВМ, и децентрализованные. По пропускной способности каналов передачи данных сети ЭВМ делят на три категории: с малой пропускной способностью (менее 1 Мбит/с), средней пропускной способностью (1...10 Мбит/с) и с высокой пропускной способностью (более 10 Мбит/с). В САПР целесообразно применение с малой и средней пропускной способностью, поскольку они обеспечивают достаточную скорость обмена данными при приемлемых затратах на приобретение и эксплуатацию сети. По принципу передачи данных между узлами различают сети ЭВМ: 1. с некоммутируемыми каналами передачи данных, используемые для передачи больших объемов информации с малым временем установления связи между ЭВМ; 2. с коммутируемыми каналами передачи данных, имеющие специальные переключатели каналов связи; 3. с коммутацией сообщений; 4. с коммутацией пакетов, в которых все сообщения разбиваются на части - пакеты, передаваемые по отдельности и собираемые в узле назначения в единое сообщение; 5. сети ЭВМ со смешанной коммутацией. Значительное влияние на характеристики вычислительной сети оказывает ее конфигурация или структура. Структура локальных вычислительных сетей Из разработанных структур локальных сетей для использования в САПР наиболее подходят: иерархическая, кольцевая, Иерархическая вычислительная сеть Такой вид сети наиболее распространена в САПР. Возможности ЭВМ в такой сети увеличиваются от нижних уровней к верхним. На надежность сети основное влияние оказывает ЭВМ верхнего уровня. Кольцевая вычислительная сеть Кольцевая сеть основана на использовании однонаправленного высокоскоростного канала связи, образующего замкнутое кольцо или петлю. ЭВМ подключаются к кольцевой сети через активные элементы, входящие в состав сети и транслирующие циркуляцию в ней сообщения. По кольцевой структуре построена, например, сеть Flashnet фирмы "Ford Aerospase". Достоинства кольцевой сети - простота организации связи между отдельными ЭВМ и высокая скорость обмена. Недостатки - малая надежность при использовании единственной однонаправленной линии связи (для повышения надежности используют двойные линии связи с Магистральная вычислительная сеть Сеть строится на основе одного общего канала связи и коллективном использовании его в режиме разделения времени. Примером такой сети может служить сеть Ethernet, разработанная фирмой "Xorox corp". Магистральная сеть имеет те же достоинства, что и кольцевая, однако ее проще реализовывать и расширить. Надежность магистральной сети определяется надежностью общего канала связи. Вычислительная сеть типа "звезда" Сеть типа "звезда" имеет центральный переключатель, осуществляющий коммутацию двунаправленных каналов связи, связывающих все ЭВМ сети с центральным переключателем (ПЦ). Последний помимо коммутации линий связи может выполнять обработку данных. Звездную конфигурацию имеет сеть GRNET фирмы "GRI". Надежность сети типа "звезда" определяется надежностью центрального переключателя. Аппаратные средства вычислительных сетей Они объединяют несколько групп технических средств ЭВМ, устанавливаемые в узлах сети, устройства сопряжения ЭВМ с аппаратурой передачи данных по линиям связи, аппаратуру передачи данных (АПД) и физические каналы связи, используемые для передачи данных. Все группы технических средств соединяются через специальные стандартные интерфейсы. В локальных вычислительных сетях для физической реализации последовательной передачи данных выделяют две группы технических средств. К первой группе относится канал связи для последовательной передачи данных. Конструктивно он может быть выполнен в виде одиночного проводника, витой пары проводов, высокочастотного коаксиального кабеля или волокно - оптического кабеля. Вторую группу составляют сетевые контроллеры или сетевые интерфейсные модули различных устройств, подключаемых к локальной сети. Из-за сложности реализуемых функций сетевые контроллеры часто выполняют на базе микропроцессоров или специальных БИС. Передачу информации по линии связи осуществляют в соответствии с каким-либо последовательным интерфейсом периферийных устройств. Доступ в локальных вычислительных сетях Он обеспечивается в соответствии с протоколами линий передачи данных. Обеспечение доступа в сетях с общим каналом передачи данных (кольцевая и магистральная сети) связано с проблемой распределения времени использования линии связи. В настоящее время эта проблема решается в основном двумя способами: 1. использование маркерного доступа; 2. коллективного доступа с контролем несущей и обнаружением столкновений. В локальных сетях ЭВМ, обеспечивающих коллективный доступ с контролем несущей и обнаружением столкновений, контроллер ЭВМ, пытающийся осуществить передачу данных, выясняет, занят ли канал связи. Если канал занят, т. е. имеет место "столкновение", контроллер повторяет попытку передать данные спустя некоторое время. Для оптимального использования канала связи моменты попыток повторной передачи определяются с учетом предыстории "столкновений". В локальных сетях ЭВМ с маркерным (эстафетным) доступом узел сети, в данный момент времени владеющий маркером управления, получает право передавать данные в течении некоторого интервала времени, определяемого размерами сети. Заканчивая передачу данных, узел сети уступает право доступа к каналу связи соседнему узлу, посылая ему маркер управления. Сети ЭВМ с маркерным доступом позволяют связывать оборудования с различными скоростными характеристиками и различными требованиями к времени доступа, кроме того, эти сети проще в реализации. Технические средства связи ЭВМ с удаленными пользователями Связь ЭВМ с удаленными пользователями осуществляется с помощью телекоммуникационного метода доступа (теледоступа). При этом возможно подключение к ЭВМ КТС пользователя или терминала, находящегося на расстоянии до нескольких тыс. км. Средства теледоступа выпускаются серийно в различных семействах ЭВМ. Однако в КТС САПР их широкое использование нецелесообразно из-за малой скорости обмена и большой стоимости. В настоящее время развитие средств теледоступа для КТС САПР связано с широким использованием интеллектуальных терминалом и переходом к многоуровневой структуре КТС. Комплексы технических средств САПР Проблемная ориентация КТС САПР достигается соответствующим подбором состава технических средств, объединяемых в единый комплекс. Определение номенклатуры устройств и их количественного состава, объединение отдельных устройств в единый комплекс, наиболее полно удовлетворяющий требованиям к КТС САПР при решении конкретных задач АП, составляет сущность задачи построения КТС САПР или задачи комплексирования ТС САПР. Основные принципы построения КТС САПР Эти принципы являются основой при определении перечня необходимых технических средств, типов конкретных устройств и их количества, разработке структуры связей между устройствами, организации их взаимодействия как единой системы, эффективно решающей совместно с программным обеспечением определенные задачи проектирования конкретного класса технических объектов. К основным принципам построения КТС можно отнести: 1. Создание максимально возможных удобств для человека 2. Специализацию 3. Пропорциональность 4. Параллельность 5. Соответствие возможностей технических средств и требований других видов обеспечения САПР 6. Совместимость устройств 7. Развитие 8. Автоматизированные рабочие места Развитием типовых вычислительных комплексов для использования в САПР явилось создание проблемно-ориентированных вычислительных комплексов - автоматизированных рабочих мест (АРМ). Создавались они на базе мини-ЭВМ М-400, а затем на базе ЭВМ типа СМ-3 и "Электроника 100-25" с достаточно широким набором ПУ, включая различные средства оперативной связи инженера с ЭВМ и машинной графикой. УКГИ - устройство кодирования графической информации; Предполагалось, что инженер будет использовать все средства АРМ монопольно. Однако экономическая эффективность использования таких КТС была низкой из-за высокой стоимости АРМ, малой среди загрузки большинства ПУ и ограниченных возможностей программного обеспечения. Быстрый прогресс в области развития мини- и микро-ЭВМ, а также стремление повысить среднюю загрузку ПУ привели к созданию многотерминальных АРМ высокого поколения и простых АРМ на базе микро-ЭВМ. МПД - мультиплексор передачи данных; Многотерминальные АРМ второго поколения создавались на базе более современных мини-ЭВМ типа СМ-4, СМ-1420 и "Электроника-79" и предназначались для обслуживания группы инженеров, использующих ресурсы АРМ в мультипрограммном режиме. АРМ второго поколения, создаваемые на базе микро-ЭВМ, обладают теми же вычислительными возможностями, что и АРМ первого поколения. Оснащение их ограниченным набором недорогих ПУ и низкая стоимость микро-ЭВМ позволили создать недорогие КТС в виде рабочих мест проектировщика (РМП), монопольное использование которых инженером экономически оправдано. Такие РМП имеют много общего с персональными ЭВМ, поскольку также устанавливается на рабочем месте инженера и служит для автоматизации инженерного труда. Предельная сложность задач, решаемых КТС САПР, определяется характеристиками базовой ЭВМ. С помощью РМП реализуется оперативное взаимодействие инженера с ЭВМ при ограниченных возможностях по объему вводимой или выводимой информации и низкой сложности решаемых задач. РМП можно использовать автономно при решении несложных задач, однако более полно их возможности проявляются в составе многоуровневых КТС. Инженерные рабочие станции оснащаются большим набором дорогостоящих ПУ и достаточно мощными ЭВМ, что позволяет вводить, отображать и документировать большие объемы информации, представленной в различной форме. Используя вычислительные возможности ИРС, можно реализовать мультипрограммный режим, решать задачи АП, простых технологических объектов на уровне подразделений проектной организации. Широкое распространение персональных ЭВМ, как базовых при создании РМП и АРМ индивидуального пользования стимулировало быстрый рост параметров этого класса ЭВМ и производство недорогих периферийных устройств с достаточно высокими техническими параметрами. Повышение сложности решаемых задач и широкое использование графического диалога потребовали повышения производительности персональных ЭВМ на десятки млн. опер. /сек. и привели к появлению нового класса ЭВМ - персональных супер-ЭВМ (например, ЭВМ типа PSC фирмы Culler с производительностью до 18 млн.опер./сек. ). Новое поколение персональных ЭВМ создается на базе семейств 32-разрядных микропроцессоров типа Intel 80386, М 68020 и т. п. Часто в состав этих ЭВМ входят различные специализированные процессоры для преобразования графической информации, выполнения операций с плавающей точкой и др. АРМ на базе подобных ЭВМ, оснащенных комплексом различных ПУ, по своим возможностям не уступают многотерминальным АРМ второго поколения при существенно меньшей стоимости, что делает их весьма перспективными для пользования КТС САПР. В настоящее время применяются все перечисленные типы одноуровневых КТС САПР, кроме того, ИРС и РМП широко используются в двух- и трехуровневых КТС. Глава 7 УСТРОЙСТВА ВВОДА ДАННЫХ Устройства ввода данных Клавиатура Мышь Сканер Дигитайзер Устройства ввода Предназначены для ввода информации в компьютер. К устройствам ввода относятся клавиатура, мышь, а так же другие диалоговые устройства. Клавиатура Клавиатура (Keyboard) предназначена для ввода в компьютер информации от пользователя. Клавиатура, несмотря на сильную конкуренцию со стороны мыши, является основным устройством ввода. Ее главенствующее положение навряд ли изменится до тех пор, пока не буде создана надежная и недорогая система распознавания человеческой речи. Клавиатура с пластмассовыми штырями Для изготовления таких клавиатур используется пластмасса и резина. Нажатие клавиши на такой клавиатуре часто вызывает ощущение исключительной мягкости. Если не смотреть на экран, то неизвестно, нажата клавиша или нет. Другой недостаток этих клавиатур - вибрация, которая вызывает эффект многократного размыкания контакта клавиши, если она нажимается неправильно. Таким образом, легко может получиться так, что при нажатии клавиши соответствующий символ отображается на экране несколько раз. Для устройства, на котором печатают "вслепую" или с высокой скоростью, это крайне нежелательный побочный эффект. Клавиатура со щелчком Описанные выше явления отсутствуют в клавиатуре со щелчком. При нажатии клавиши на такой клавиатуре механическое сопротивление клавиши тем больше, чем глубже она нажимается. Для преодоления этого сопротивления нужно затратить определенную силу, после чего клавиша идет очень легко. Таким образом обеспечивается однозначный контакт. Нажатие и отпускание клавиши сопровождается щелчком, отсюда и название. Клавиатуры со щелчком предпочтительнее клавиатур без щелчка, потому что в этом случае можно быть уверенным в обеспечении относительно "чистого" нажатия на клавишу. Для подключения клавиатуры используется кабель длиной около 1м., имеющий 5-ти конткактный DIN-разъем или 6-ти контактный Mini-DIN (PS/2). Клавиатура является одним из важнейших устройств, определяющим условия комфортабельной работы на РС. Главным элементом в клавиатуре являются клавиши. При покупке клавиатуры следует тщательно опробовать их работу, чтобы определить, удовлетворяет ли "механика" клавиатуры вашим индивидуальным требованиям. Практически неважно, какие материалы используются для корпуса клавиатуры и клавиш. Это может быть как пластмасса, так и металл. Цвет и другие аспекты с функциональной точки зрения не так важны, как используемая механика клавиатуры. Мышь Наряду с клавиатурой мышь является важнейшим средством ввода информации в компьютер. Мышь представляет собой небольшую коробочку с несколькими кнопками, легко умещающуюся в ладони. Обычно выпускаются мыши с двумя-тремя кнопками, но специальные модели имеют больше трех кнопок (например Internet mouse). Вместе с проводом для подключения к компьютеру это устройство действительно напоминает мышь с хвостом. Некоторые прикладные программы рассчитаны только на работу с мышью, но допускают замену мыши командами вводимыми с клавиатуры. Для оптимального функционирования мышь должна передвигаться по плоской поверхности - обычно применяются специальные коврики (Mouse pad). Оптико-механическая мышь Несмотря на название, это самая обычная мышь. Движения, содержащегося внутри, металлического шарика покрытого резиной, регистрируются двумя пластмассовыми валиками, расположенными под прямым углом друг к другу (ось X и Y). Эти валики на конце имеют диск с растровыми отверстиями (подобие колеса со спицами). При перемещении мыши по коврику шарик приводит в движение соприкасающиеся с ним валики с дисками. Каждый диск расположен между источником света и фоточувствительным элементом, которые по порядку освещения фоточувствительных элементов и определяют направление и скорость движения мыши. Оптическая мышь Оптическая мышь работает по принципам, схожим с работой оптико-механической мыши, только перемещение мыши регистрируется не механическими валиками. Оптическая мышь посылает луч на специальный коврик. Этот луч после отражения от коврика поступает в мышь и анализируется электроникой, которая в зависимости от типа полученного сигнала определяет направление движения мыши, основываясь либо на углах падения света, либо на специальной подсветке. Преимущество такой мыши - достоверность и надежность. Уменьшение количества механических узлов приводит к увеличению ее срока службы. Инфракрасные мыши Крестными отцами инфракрасной мыши стали телевизоры, видеомагнитофоны и т. п. с дистанционным управлением. Рядом или на компьютере установлен приемник инфракрасного излучения, который кабелем соединяется с РС. Движение мыши регистрируется при помощи уже известной механики и преобразуется в инфракрасный сигнал, который затем передается на приемник. Преимущество свободного передвижения несколько снижается имеющимся при этом недостатком. Для безупречной передачи инфракрасного сигнала всегда должен быть установлен "зрительный" контакт между приемником и передатчиком. Нельзя загораживать излучатель такой мыши книгами, теплопоглощающими или другими материалами, так как при малой мощности сигнала мышь будет не в состоянии передать сигнал на РС. Инфракрасные мыши оборудуются аккумулятором или обычной батарейкой. Радиомышь Более интересной альтернативой является передача информации от мыши посредством радиосигнала. При этом необходимость в зрительном контакте между приемником и передатчиком отпадает. Работа таких мышей может быть нарушена внешними помехами. Трекбол По принципу действия трекбол (Track ball) лучше всего сравнить с мышкой, которая лежит на столе “брюшком” вверх. Существует два основных способа подключения мышей (проводных): через последовательный порт - 9-ти контактный Sub-D-разъем и через 6-ти контактный разъем PS/2. Сканер Сканером называется устройство, позволяющее вводить в компьютер в графическом виде текст, рисунки, слайды, фотографии и др. Сканеры бывают настольные - они обрабатывают весь лист целиком, причем лист кладется внутрь сканера, либо вставляется в специальный механизм подачи, “проходит” через сканер и выходит с другой стороны. И ручные - их надо проводить над нужным рисунком или текстом. В зависимости от типа – могут выдавать черно-белые или цветные изображения. Сканеры отличаются друг от друга разрешающей способностью, количеством воспринимаемых цветов или оттенков серого цвета. При систематическом использовании необходим настольный сканер, хотя он и дороже. Технология считывания данных в устройствах оцифровывания изображений реализуется на основе использования светочувствительных датчиков. Эти датчики преобразовывают интенсивность падающего на них отраженного света в пропорциональный ей электрический заряд. Также используется принцип усиления, отраженного от оригинала, ксенонового или вольфрамо-галогенного света. Этот свет, попадая на катод, выбивает из него электроны, которые вызывают вторичную электронную эмиссию на пластинах динодов. Напряжение, пропорциональное освещенности катода, снимается с анода и преобразуется в цифровой код. Характеристики сканеров: - Оптическое разрешение (Optical resolution) сканера измеряется в пикселах на дюйм (ppi - pixels per inch). Следует помнить, что часто используемый для описания оптического разрешения сканера термин dpi с технической точки зрения характеризует выходное разрешение сканированного изображения в зависимости от выбранного режима печати. - Область сканирования (Scanning area) определяет размер самого большого оригинала, который может быть сканирован устройством - Разрядность битового представления (Bit length representation) в качестве показателя степени 2 определяет максимальное число цветов или градаций серого, которые может воспринимать сканер. Для определения данного параметра цветных сканеров также используется термин глубина цвета (Color depth) - Скорость сканирования (Scanning speed) — показатель быстродействия сканера, означает время, затрачиваемое на обработку одной строки оригинального изображения. Измеряется в миллисекундах (мс). На практике под скоростью сканирования понимают количество страниц черно-белого оригинала, сканируемых в минуту с максимальным оптическим разрешением - Интерфейс (Interface) в описании сканера следует понимать варианты аппаратного подключения устройства к компьютеру Для связи с РС сканеры могут использовать специальную 8- или 16-разрядную интерфейсную плату, вставляемую в соответствующий слот расширения. В настоящее время широко используются стандартные интерфейсы, применяемые в IBM PC-совместимых компьютерах (последовательный и параллельный порты, а также интерфейс SCSI). В случае использования стандартного интерфейса, как правило, проблем с распределением системных ресурсов не возникает. Дигитайзер Устройство для ввода контурных изображений. Используется, как правило, в системах автоматического конструирования (САПР) для ввода чертежей в компьютер. Для профессиональных графических работ дигитайзер (со световым пером) практически является стандартным устройством, так как он с помощью соответствующих программ позволяет преобразовывать передвижение руки оператора в формат векторной графики. Первоначально дигитайзер был разработан только для приложений САПР, потому что в этом случае необходимо определять и задавать точное значение координат большого количества точек. Это функциональное требование при использовании обычных устройств ввода (таких как клавиатура) затруднительно, а при использовании мыши может быть выполнено неточно. В то время как мышь может интерпретировать только относительные координаты, дигитайзер способен точно определять и обрабатывать абсолютные координаты. Для этого используется специальный планшет, который помимо того, что является рабочей ("письменной") поверхностью, имеет еще и другие многочисленные функции, позволяющие непосредственно управлять соответствующими программами. Собственно в качестве средства ввода информации служат или световое перо или (чаще) круговой курсор, с помощью которого выполняется позиционирование и можно очень точно определять координаты на планшете. Графический планшет может иметь различные размеры, для профессиональной деятельности - форматы А2 или АЗ, для более простых работ - меньшие размеры. |