Технические средства информации. Курс лекций по дисциплине Технические средства информатизациимы составлен в соответствии с рабочей программой по уд оп. 07. Технические средства информатизации
 Скачать 0.77 Mb.
|
|
Форм-фактор AT Форм-фактор АТ делится на две отличающиеся по размер) модификации - АТ и BabyАТ. Размер полноразмерной АТ платы достигает до 12" в ширину. После материнских плат для процессора 80386 такой размер уже не встречается.. Единственные материнские платы, выполненные в форм-факторе АТ. доступные в широкой продаже. это платы, соответствующие формату BabyАТ. Размер платы BabyАТ составляет 8.5" в ширину и 13" в.длину. В принципе, некоторые производители могут уменьшать длину платы для экономии, материала или по каким-то другим причинам. Для крепления платы в корпусе в ней сделаны три ряда отверстий. Все АТ-платы имеют общие черты. Почти у всех последовательные и параллельные порты присоединяются к материнской плате через соединительные планки. Они также имеют разъем клавиатуры, впаянный на плату в задней части. Гнездо под процессор устанавливается на передней стороне. Слоты памяти могут находиться в различных местах, хотя почти всегда они расположены в верхней части материнской платы. Форм-фактор ATX Спецификация ATX, предложенная Intelеще в 1995 году, нацелена на исправление всех тех недостатков, что выявились со временем у форм-фактора АТ. А решение, по-сути, было очень простым - повернуть BabyАТ плату на 90 градусов и внести соответствующие поправки в конструкцию. К тому моменту у Intelуже был опыт работы в этой области - форм-фактор LPX. В АТХ как раз воплотились 14 лучшие стороны BabyАТ и LPX: от Baby.АТ была взята расширяемость, а от LPX- высокая интеграция компонентов: Вот что получилось в результате: • Интегрированные разъемы портов ввода-вывода. На всех современных платах коннекторы портов ввода-вывода присутствуют на плате, поэтому вполне естественным выглядит решение расположить на ней и их разъемы, что приводит к довольно значительному снижению количества соединительных проводов внутри корпуса. В результате также несколько снизилась стоимость материнской платы (за счет уменьшения кабелей в комплекте). • Значительно увеличившееся удобство доступа к модулям памяти. В результате всех изменений гнезда для модулей памяти переехали дальше от слотов для материнских плат, от процессора и блока питания. • Уменьшенное расстояние между платой и дисками. Разъемы контроллеров IDEи FDDпереместились практически вплотную, то к подсоединяемым к ним устройствам. Это позволяет сократить длину используемых кабелей, тем самым повысив надежность системы • Разнесение процессора и слотов для плат расширения. Гнездо процессора перемещено с передней части платы на заднюю, рядом с блоком питания. Это позволяет устанавливать в слоты расширения полноразмерные платы - процессор им не мешает. • Улучшено взаимодействие с блоком питания. Теперь используется один 20- контактный разъем вместо двух, как на АТ-платах. Кроме того, добавлена возможность управления материнской платой блоком питания - включение в; нужное время или по наступлению определенного события, возможность включения с клавиатуры, отключение операционной системой и так далее Напряжение 3.3 V. Теперь напряжение питания 3.3 V. широко используемое современными компонентами системы (взять хотя бы карты PCI), поступает «прямо из блока питания. В АТ-Платах для его получения использовался стабилизатор, установленный на материнской плате. В ATX-платах необходимость в нем отпадает Слоты материнской платы. Остановимся более подробно на слотах, которые присутствуют на материнской плате. Лучше всего заметен процессорный слот. С самого начала развития PCвсе процессоры выпускались в socket'oBOM варианте, то есть процессор ставился на плату плашмя. Затем Intelпридумала новый интерфейс (SlotI), когда процессор помещался в прямоугольный картридж, который вставлялся в разъем на системной плате аналогично модулям памяти. Сейчас же современные процессоры опять предназначены для socket‘oво разъема - с таким интерфейсом выпускаются все относительно последние модели PentiumIII. также Intelоснастила им свой PentiumIV. То же наблюдается и у AMD- другого крупнейшего производитель процессоров, хотя у нее тоже есть много процессоров для Slot1. В настоящее время можно встерить четыре основных типа процессорных интерфейсов: Slot1выполен в виде обычного слога и внешне напоминает слот обычной системной шины (только 2 он, как правило, делается черного цвета). Имеет 242 контакта и предназначен для процессоров Pentium II. У многих PentiumIII и некоторых Се1егоп'ов. а также для некоторых процессоров фирмы AMD. • Socket-370, предназначенный для практически всех процессоров Celeron, некоторых PentiumII. а также большинства сегодняшних PentiumIII. Как и следует из названия, имеет 370 контактов, которые расположены на плате квадратом. С помощью соответствующего переходника можно использовать процессоры с разъемом Socket-370 15 с материнскими платами со Slot1 (но не наоборот, так как не существует переходника ■ Slot1 toSocket- 370). • SocketА, или Socket-462 (462 контакта). Предназначен для большинства моделей процессоров фирмы AMD. Внешне похож на Socket-370, однако абсолютно с ним не совместим • 478-контактный разъем Socket-478 для процессоров Intelкласса PentiumIV Слоты для установки модулей памяти. В настоящее время можно встретить три типа памяти: старенькая SDRAM,которая все еще очень распространена,RDRAMот фирмы Intel и очень перспективная память DDRSDRAM. Соответственно отличается и конструкция слотов, причем все они несовместимы друг с другом. Следует обратить внимание на количество слотов на плате. На хороших платах обычно имеется три слота для установки памяти,то же относится и к слотам расширения. На современных материнских платах могут присутствовать слоты шин ISA, PCIи AGP. Правда, шина ISAуже устарела, поэтому большинство плат не имеют характерных черных слотов. ИНТЕРФЕЙСЫ ВНЕШНИХ ЗАПОМИНАЮЩИХ УСТРОЙСТВ. Системный интерфейс малых компьютеров SCSI (SmallComputerSystemInterface, произносится "сказзи") был стандартизован в 1986 году. Интерфейс предназначен для соединения устройств различных классов - памяти прямого (жесткие диски) и последовательного (стриммеры) доступа, CD- ROM. принтеров, сканеров, коммуникационных устройств и процессоров. Устройством SCSIDevice- называется как хост-адаптер, связывающий шину SCSIс какой-либо внутренней шиной компьютера, таки контроллер - целевого устройства - targetcontroller,с помощью которого оно подключается к шине SCSI. С точки зрения шины, все устройства могут бытьравноправными и являться как инициаторами обмена (инициализирующими устройствами, ИУ), так и целевыми устройствами (ЦУ), однако чаше всего в роли ИУ выступает хост-адаптер. По физической реализации интерфейс является 8-битной параллельной шиной с тактовой частотой 5 МГц. Скорость передачи данных достигает 5 Мбайт/с. Впоследствии появилась спецификация - SCSI- 2(1994), расширяющая возможности шины. Тактовая частота шины FastSCSI-2достигает 10 МГц,aUltraSCSI-2 - 20 МГц. Разрядность данных может быть увеличена до 16. Стандарт SCSI-2 определяет 32-битную версию интерфейса, но такие устройства обладают неоправданно высокой стоимостью интерфейса. СпецификацияSCSI-2 определяет систему команд, которая включает набор базовых команд CCS (CommonCommandSet), обязательных для всех ПУ, и специфических команд для периферии различных классов. SCSI-3 - дальнейшее развитие стандарта, направленное на увеличение количества подключаемых устройств, расширение системы команд и поддержку PlugandPlay. В качестве альтернативы параллельному интерфейсу SP1 (SCSI-3 Parallel Interface) появляется возможность применения последовательного, в том числе волоконно- оптического интерфейса со скоростью 100 Мбайт/с. SCS1-3 существует в виде широкого спектра документов, определяющих отдельные аспекты интерфейса. Первичный набор общих команд SCP (SCSI-3 PrimaryCommands) для устройств различных классов дополняется набором команд соответствующего класса устройств. Новый интерфейс (1998 г.) получил название Ultra160/mSCSI. Суть нововведений в удвоении скорости передачи с 80 до 160 Мб в секунду, улучшении управляемости, использование автоматической проверки степени эффективности интерфейса и повышение надежности Эти стандарты доступны только 16 с интерфейсом LVD (LowVoltageDifferential),обеспечивающим повышенную помехозащищенность и увеличенную допустимую длину кабеля SCSI. Для работы любого устройства необходима программная поддержка. Для большинства IDE- устройств она встроена в BIOSматеринской платы, для остальных необходимы драйвера под различные операционные системы. У SCSI-устройств всѐ немного сложнее. Для первичной загрузки со SCSIжесткого диска и работы в DOSнеобходим свой SCSIBIOS. Здесь есть 3 варианта: • Микросхема со SCSIBIOSесть на самом контроллере (как на видеокартах). При загрузке компьютера она активизируется и позволяет загрузиться со SCSIжесткого диска или CD-ROM. • Образ SCSIBIOSпрошит в Flash-BIOSматеринской платы. Обычно в BIOSплаты добавляют SCSIBIOSдля контроллеров на основе наиболее распространенных чипов. • SCSIBIOSнет вообще. Работа всех SCSI-устройств обеспечивается только драйверами операционной системы. Основныепреимущества SCSIперед IDE: • Значительно более низкая нагрузка на процессор • Более высокая скорость передачи данных • Возможна одновременная работа со всеми устройствами, где бы они ни находились и как бы ни были подключены • Длина кабеля может составлять от 3-6 метров до 12м • Вообще более высокая надежность по сравнению с IDEкак контроллеров, так и SCSI- устройств • Максимальное количество устройств (до 15) значительно больше, чем у IDE • Для всех SCSI-устройств нужно всего лишь одно прерывание Интерфейс IDE(онжеАТА, ATAttachmentforDiskDrivesAT-bus,PC/AT,TaskFile) был предложен пользователям ATи XTв 1988 г. в качестве недорогой альтернативы интерфейсу SCSI. Его отличительная особенность - реализация функций контроллера в самом накопителе. Такое решение позволяет сократить количество сигналов, передаваемых между системной платой и накопителем (остался один 40-жильиый кабель), повысить производительность жесткого диска с 5 до 10 Мбит/с. В контроллере используются такие аппаратные средства, как кэш-память, трансляторы физических параметров диска в логические, что позволяет использовать нестандартные параметры накопителя. Если к шине АТА подключено одно устройство, оно должно быть ведущим. Если подключены два устройства, одно должно быть ведущим, другое - ведомым. О своей роли (ведущее или ведомое) устройства "узнают" с помощью предварительно установленных конфигурационных джамперов. Если применяется "кабельная выборка" роль устройства определяется его положением на специальном кабеле- шлейфе. Первоначально стандарт поддерживал не более двух жестких дисков (только жестких дисков). Один канал делится между двумя устройствами, сконфигурированными как masterи slave.Соответственно masterсчитается главным (загрузочным) устройством, aslave- вторичным. Через некоторое время появился АТА-2, обеспечивающий более высокую скорость обмена информацией (и имел ряд других особенностей). В 1997 году была принята новая версия стандарта. АТА-3. АТА-3 был в принципе тем же АТА-2, в котором основное внимание уделялось повышению надежности: АТА-3 содержит средства, повышающие надежность передачи данных с использованием 17 высокоскоростных режимов, что действительно является проблемой, поскольку кабель IDEостался тем же. что и при рождении стандарта Вскоре появился АТА/АТАР1-4. С ним повторилась похожая на АТА-2 ситуация, и новый стандарт стал именоваться UltraATA/ЗЗ, часто его также называют UltraDMA/33. Указанный протокол UltraDMAоказался довольно удачным, и вскоре вышел в свет А ТАР Г-5. в котором использовался усовершенствованный UltraDMA. что дало пропускную •способность интерфейса в 66 Mb/s. По аналогии с UltraDMA/ЗЗ его назвали UltraDMA/66. и в 2001 году он стал обязательным стандартом (то есть все производимые контроллеры и жесткие диски должны поддерживать UltraDMA/66). Отличием UltraDMA/66 от предыдущих IDE-спецификаций является применение нового 80-жильного кабеля (ранее, как уже говорилось, в шлейфе было 40 жил). Нет. по ним не передается никакой информации - все они заземлены и исполняют роль экрана (своего рода арматуры) между все теми же 40 несущими жилами. Такое армирование связано с тем. что передавать данные со скоростью 66 Mb/s без их потери по кабелю, который в свое время предназначался для скорости порядка 5 Mb/s. стало уже невозможно. В 2000 году произошло очередное увеличение скорости передачи информации через эти самые легендарные 40 проводов. Она теперь достигла 100 Mb/s (опять же. за счет примененя новых режимов DMA), и специикация стала называться UltraATA/100 (ну или UitraDMA/100. как кому больше нравится). Serial АТА. которая должна позволить совершить значительный рывок в увеличении возможностей интерфейсов передачи данных. Первый определяемый в спецификации вариант UltraSATA/1500 - с пропускной способностью 1.5 Gbits/sвышел уже в конце 2000-го года, а дальше предполагается, выход 2х и 4х версий стандарта с пропускной способностью до 6 Gbits/s. ВНЕШНИЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА Помимо оперативной памяти, компьютеру необходима дополнительная память для долговременного размещения данных. Такие устройства называются ВЗУ (внешние запоминающие устройства). К ним относятся накопители на магнитной ленте, накопители на дискетах, ви н честер ы, CD- ROM, магнитооптические диски. Внешние запоминающие устройства на гибких магнитных дисках В НГМД используются три разновидности дискет: диаметром 203 мм (8"), диаметром 133 мм (5.25". или 5") и диаметром 89 мм (3,5", или 3") - последние в жестком пластмассовом корпусе. Наибольшее распространение получили дискеты диаметром 3.5". 3.5" дискета представляет собой пластмассовый корпус с металлической задвижкой, предохраняющей поверхность дискеты от повреждения. В зависимости от емкости дискеты на пластмассовом корпусе имеется различное количество отверстий На дискетах емкостью 1.44 Мбайта имеются отверстия I и 2. На дискетах емкостью 2.88 Мбайта 18 (для них нужны специальные дисководы) имеются три отверстия (1. 2,3). Отверстие 1 на всех дискетах служит для защиты записи. НГМД могут использовать одну или две поверхности дискеты - это зависит от используемого количества головок. Головки могут перемещаться вдоль поверхности дискеты с помощью шагового двигателя. Различают НГМД, у которых шаговые двигатели могут сделать 40 и 80 шагов. В связи с этим стандартные дискеты могут иметь 40 или 80 дорожек на одной стороне. Перед первым использованием дискета размечается (форматируется). При этом на нее наносится служебная информация. Характер и место нахождения служебной информации определяются форматом. Каждая дорожка делится на части - сектора. Все дорожки содержат одно и то же количество секторов. Емкость сектора - это то наименьшее количество данных, которое может быть записано на дискету (или считано с нее) за одну операцию ввода-вывода. Количество дорожек, число секторов на одной дорожке, емкость одного сектора и количество рабочих поверхностей у дискеты определяют ее емкость. В IBMPCиспользуются две рабочие поверхности: 40 или 80 дорожек на одной поверхности; 8.9.15 или 18 секторов на одной дорожке; 128,256.512 или 1024 байта в одном секторе. Одной из характеристик дискеты является допустимая плотность записи: • продольная: (SD) - нормальная: 24 ТР1 (tapeperinch- метки на дюйм); (DD) - двойная: 48 ТР1; (HD- highdensity) - учетверенная (Quadrodensity): 96 ТР1; • поперечная: одинарная (20 дорожек); двойная (40 дорожек); учетверенная (80 дорожек). Логическая структура диска: магнитный диск (гибкий или жесткий) перед первым использованием должен быть отформатирован. Во время форматирования диска на его поверхности с помощью магнитных головок делаются пометки: размечаются дорожки и сектора на них создаются управляющие области дискеты. Весь процесс форматирования делится на три части: физическая разметка, создание •логических структур и загрузка на диск операционной системы (т.е. физическое, логическое и системное форматирование). Физическое форматирование состоит в разметке дорожек (trek) и секторов с нанесением обозначений секторов в выделенных на треках служебных областях. Сектора отделяются друг от друга интервалами. Началом отсчета для разметки диска является специальное отверстие (индекс). 19 Системное форматирование заключается в загрузке на диск резидентных файлов операционной системы. Дорожки нумеруются от 0 до N- 1 (где N- общее количество дорожек) от края диска к центру. Логическое форматирование заключается в оформлении диска соответственно стандартам операционной системы. Цель логического форматирования - создание на диске управляющих таблиц для учета использования имеющихся ресурсов. Накопитель на жестком магнитном диске Накопитель на жестком магнитном диске (НМД) имеет тот же принцип действия, что и НГМД, но отличается тем, что в нем магнитный носитель информации является несъемным и состоит из нескольких пластин, закреплѐнных на общей оси (пакета магнитных носителей). Каждую рабочую поверхность такой конструкции обслуживает своя головка. Если в НГМД головка во время работы соприкасается с поверхностью дискеты, то в НМД головки во время работы находятся на небольшом расстоянии от поверхности (десятые доли микрона). При устранении контакта головки с поверхностью диска появилась возможность увеличить скорость вращения дисков, а. следовательно, повысить быстродействие внешнего ЗУ. Запись и чтение информации на жестком магнитном диске производятся с помощью магнитных головок, которые во время чтения-записи неподвижны. Магнитное покрытие каждой поверхности диска во время чтения-записи перемещается относительно головки. .Магнитный ―след" на поверхности диска, образовавшийся при работе головки на запись, образует кольцевую траекторию - дорожку(trek). Дорожки, расположенные друг под другом на всех рабочих поверхностях магнитного носителя, называются цилиндром: Жесткие диски делают герметичными - малое расстояние (зазор) между рабочей поверхностью и магнитной головкой должно быть защищено от пылинок, чтобы уберечь тонкий напыленный слой кобальта от стирания. Наиболее распространенный способ удовлетворения обоих условий- применение «воздушной подушки»: в магнитной головке делаются отверстия, через которые в рабочий зазор в направлении магнитного диска нагнетается сжатый воздух. В ОЗДУХ перед нагнетанием в зазоры проходит тщательную очистку от пыли с помощью специальных фильтров. Магнитные головки при работе НМД могут перемещаться, настраиваясь на требуемую дорожку. Перед началом эксплуатации пакет магнитных дисков форматируется: на нем размечаются дорожки (ставится маркер начала дорожки и записывается ее номер), наносятся служебные зоны секторов на дорожках. 20 Стример Стримером называется внешнее устройство ПЭВМ для записи и воспроизведения цифровой информации на кассету с магнитной лентой. Основное их назначение - архивирование редко используемых больших массивов информации, резервное копирование. Это устройство называется "floppytape". Оно может подключаться к контроллеру НГМД. В стандарте QIC-40 емкость обычной видеокассеты составляет около 120 Мбайт, в стандарте QIC-80-250 Мбайт. Ло конструктивному исполнению стримеры выпускаются внутренними и внешними. Программная поддержка этих стримеров позволяет сжимать информацию до 6 раз (в среднем - в 2 раза). Контроллеры этой фирмы выполнены по технологии Plug&Play(95% необходимых параметров определяется программным путем автоматически). В качестве стримера может быть использован видеомагнитофон. Платы позволяют на стандартную видеокассету записывать 1-2 Гбайта информации. Оптические запоминающие устройства Приводы CD-ROM. Компакт диски, использовавшиеся для аудиоаппаратуры, были модифицированы для применения в PCи в настоящее время стали неотъемлемой частью современных компьютеров. Является отличным носителем информации, более компактным, удобным и дешевым чем винчестер. Не может использоваться как HDDтак как стоимость записи и ее скорость намного выше. Выполняется как внутренне устройство, и имеет размер дисковода 5.25". Обычно управляются через IDE,SCSIинтерфейс или звуковую карту. Диск изготовлен из поликарбоната, который покрыт с одной стороны отражающим слоем (из алюминия или золота). Запись производится с помощью лазерного луча выжигающего чередования углублений в поверхности металлического слоя. Основной характеристикой является скорость передачи данных. За единицу считывания, принята скорость считывания с магнитной ленты. Скорость считывания последующих устройств кратна этой и варьируется от 150 Кб./сек. До 6-7 Мб./сек. Качество считывания характеризуется коэффициентом ошибок и представляет собой оценку вероятности искажения информационного бита при его считывании. Данный параметр отражает способность устройства корректировать ошибки чтения/записи. Среднее время доступа - время, которое требуется приводу для нахождения на носителе нужных данных. Варьируется от 400 до 80 мс. Объем буферной памяти позволяет передавать данные с постоянной скоростью. Различают три типа буферов: статический, динамический ,и с опережающим чтением. Средняя наработка на отказ составляет 50-125 тысяч часов, что намного опережает сроки морального устаревания устройства. Накопители CD-RWпозволяют производить запись на компакт диск, диск при этом покрыт слоем термочувствительной краски, с такими же отражающими свойствами, как и \ алюминиевого покрытия. Является последним достижением в области разработок записываемых компакт дисков. DVD (DigitalVideoDisk) - диски, которые сменят CD-ROM. первоначально разрабатывались для домашнего видео. Отличаются тем, что могут хранить объем данных многократно превышающий возможности компакт дисков (от 4.7 до 17 Гб.). Уровень качества звука и изображения хранимого на DVDприближен к студийному качеству. В накопителях DVDиспользуется более узкий луч лазера чем в CD-ROM. поэтому толщина защитного слоя диска была снижена в 2 раза, что привело к появлению двухслойных дисков. Магнитооптические накопители (Magneto-Optical) представляют собой накопитель информации, в основу которого положен магнитный носитель с оптическим управлением. Поверхность 21 магнитооптического диска покрыта сплавом, свойства которого меняются как под воздействием тепла, так и под. воздействием магнитного поля. Если нагреть диск сверх •некоторой температуры, то становится возможным изменение магнитной поляризации посредством небольшого магнитного поля. На этом свойстве основаны технологии чтения записи магнитооптических дисков. МО диски могут быть односторонними 3.5― емкости 128. 230. и 640 Мб. 'Двухсторонними 5.25‖ емкостью 600 Мб. — 2.6 Гб. 2.5" диски MiniDiskDataфирмы Sony, созданы специально для аудиоустройств, имеют емкость 140 Мб. 12" диски для однократной записи емкостью 3,5 - 7 Гб. ВНЕШНИЕ УСТРОЙСТВА ЭВМ Системы визуального отображения информации (видеосистемы) Видеосистемы предназначены для оперативного отображения информации. Обычно они состоят из двух частей: монитора и адаптера. Монитор служит для визуализации изображения, адаптер — для связи монитора с микропроцессорным комплектом. Классификацию мониторов можно провести по следующим признакам: по используемым физическим эффектам, по принципу формирования изображения на экране, по способу управления, по длительности хранения информации на экране, по цветности изображения и по его эргономическим характеристикам. По принципу формирования изображения мониторы делятся на плазменные, электролюминесцентные. жидкокристаллические и электронно-лучевые. Плазменные, электролюминесцентные и жидкокристаллические мониторы относятся к дисплеям с плоским экраном. Для них характерно: экран не мерцает, полностью отсутствует рентгеновское излучение. Мониторы этого вида имеют малый вес и незначительное потребление энергии, большую механическую прочность и длительный срок службы. Плазменные и электролюминесцентные мониторы являются активными, излучающими свет. Для работы с ними не нужен посторонний источник света. Жидкокристаллические - пассивные мониторы. Жидкокристаллические мониторы используют способность жидких кристаллов изменять свою оптическую Плотность или отражающую способность под воздействием электрических сигналов. В плазменной панели элемент изображения образуется в результате газового разряда, который сопровождается излучением света. Конструктивно панель состоит из трех стеклянных пластин, на две из которых нанесены тонкие прозрачные проводники (до 2-4 проводников на 1 мм). На одной пластине проводники расположены горизонтально, на другой - вертикально. Между ними находится третья стеклянная пластина, в которой в местах пересечения проводников имеются сквозные отверстия. Эти отверстия, при сборке панели заполняются инертным газом. Вертикально и горизонтально расположенные Проводники образуют координатную сетку: на пересечении проводников находятся элементы изображения - пикселы (от "pictureelement‖). Электролюминесцентные мониторы работают на принципе люминесценции вещества при воздействии на него электрического поля. Люминесцентное вещество распыляется на внутренней поверхности одной из пластин с координатной сеткой. Напряжение на координатные шины подается такое, чтобы на пересечении координатных шин создавалось электрическое поле, достаточное для возбуждения люминофора. 22 Наибольшее распространение получили мониторы ни электронно-лучевых трубках. Электронно- лучевая трубка (ЭЛТ) представляет собой электровакуумный прибор в виде стеклянной колбы, дно которой является экраном. В колбе, из которой удален воздух, расположены электроды: электронная пушка (катод с электронагревательным элементом), анод, вертикально и горизонтально отклоняющие пластины и сетка. Снаружи на ЭЛТ установлена фокусирующая система. Внутренняя поверхность экрана покрыта люминофором, который светится при попадании иа него потока электронов. Катод, поверхность которого покрыта веществом, легко отдающим электроны при нагревании, является источником электронов. Возле него образуется "электронное облако", которое под действием электрического поля анода движется в сторону экрана. По мере приближения к аноду электронный поток увеличивает скорость. Фокусирующая система сжимает поток электронов в тонкий пучок, который с помощью отклоняющих пластин направляется в нужную точку экрана. Сетка служит для регулирования плотности электронного потока. Она расположена гораздо ближе к катоду, чем анод. В зоне ее действия поток электронов имеет небольшую скорость, поэтому она оказывает на поток электронов влияние, сопоставимое с влиянием анода. Сетка может создать электрическое поле, которое тормозит электроны, уменьшает их скорость и плотность потока, движущегося в сторону экрана, и даже может полностью ―запереть‘' трубку, не пропустить поток электронов в сторону экрана. В зависимости от формы напряжения, подаваемого на отклоняющие пластины, и способа его получения различаются растровая, матричная и векторная развертки. Растровая развертка представляет собой набор сплошных горизонтальных линий, заполняющих весь экран. Она формируется отдельно - для строк и отдельно для кадров. Этот вид развертки применяется в телевидении. Матричная развертка по внешнему виду похожа на растровую. Но формируется она с помощью цифровых схем (счетчиков), связанных с отклоняющей системой через цифро- аналоговые преобразователи. В этом случае электронный луч на экране перемещается не непрерывно, а скачками - от одного пиксела к другому. Поэтому он не рисует линию, а высвечивает матрицу точек - пиксел. При такой развертке легко перевести луч в любую заданную точку экрана - надо только в счетчики строк и кадров поместить координаты этой точки. Векторная развертка используется для рисования сложных фигур с помощью сплошных линий разной формы. Управление вертикальным и горизонтальным отклонением луча в этом случае осуществляется с помощью функциональных генераторов, каждый из которых настроен на прорисовку определенного графического примитива. Состав графических примитивов, из которых строится изображение, определяется наличием функциональных генераторов. Максимальное количество строк на экране и количество точек в строке образуют разрешающую способность монитора: • низкую: 320 х 200 (320 пиксел в строке, 200 строк на экране): • стандартную: 640 х 200.640x350 или 640 х 480; • высокую: 750 х 348 или 800 х 600; • особо четкую: 1024 х 768 и выше. Разрешающая способность оказывает значительное влияние на качество изображения на экране, но качество изображения зависит и от других характеристик: физических размеров элементов изображения (пиксел, или точек), размеров экрана, частоты развертки, цветовых характеристик и др. 23 Размер элементов изображения зависит от величины зерен люминофора, напыляемого на экран, которая измеряется в миллиметрах и образует ряд: 0.42; 0.39; 0.31; 0.28; 0.26;... Фактически приведенные цифры характеризуют не диаметр точек •люминофора, а расстояние между центрами этих точек. Размер экрана, имеющего прямоугольную форму, обычно измеряется по диагонали в дюймах (12. 14. 15, 17. 21....). Для экрана с диагональю 14" длина горизонтальной части экрана составляет около 10", а вертикальной около 9". При длине строки 10" (т.е. 257.5 мм) и размере зерна 0.42 мм, в строке может разместиться 613 пиксел. Поэтому на мониторе с размером экрана 14" и размером зерна 0.42 мм невозможно получить разрешающую способность более 613 пиксел в строке при 535 пикселных строках на экране; монитор может обеспечить лишь стандартную разрешающую способность (не более 640 х 480). При размере зерна 0.28 мм на 14" мониторе максимально можно получить разрешающую способность 800 х 600 (зато на 15" мониторе размер зерна 0.28 позволяет обеспечить разрешающую способность 1024 х 768). По способу управления яркостью луча мониторы делятся на цифровые и аналоговые. В цифровых мониторах для управления яркостью на сетку подаются дискретные сигналы, которые в зависимости от настройки могут полностью запирать трубку (0) или полностью отпирать ее (1). снижать яркость до 1/2 (0) или обеспечивать полную яркость (1) и т.д. В аналоговых мониторах на сетку подается непрерывный (аналоговый) сигнал, который может плавно изменять яркость от полного запирания до полного отпирания. По цветности изображения мониторы делятся на монохромные и цветные. Цветность монитора на ЭЛТ зависит от люминофорного покрытия экрана. В монохромном мониторе на экране распыляется один люминофор, который и определяет цвет экрана: белый, зеленый и др. В цветном мониторе на экран последовательно напыляются три различных люминофора, каждый из которых светится под воздействием электронного пучка своим цветом. В цветных мониторах в качестве основных цветов применяются красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue), в связи, с чем они получили название RGB-мониторы. Связь ЭВМ с монитором осуществляется с помощью адаптера - устройства, которое должно обеспечивать совместимость различных мониторов с микропроцессорным комплектом ЭВМ. Существуют пять стандартных видеоадаптеров, в полной мере обеспечивающих совместимость различных по конструкции мониторов с ЭВМ: • MDA- монохромный дисплейный адаптер (алфавитно-цифровая и-ия); • CGA - цветной графический адаптер; • MGA - монохромный графический адаптер; • EGA - улучшенный графический адаптер; • VGA - видеографическая матрица. Кроме них существуют и другие адаптеры, например - PGA. SVGAи др. Видеографический матричный адаптер VGA,разработанный в 1988 г. позволял реализовать 640*480 точек в графическом режиме при 256 одновременно отображаемых цветах из 262 144 возможных. Исторически сложилось, что дисплеи могут работать в одном из двух режимов: символьном или 24 графическом. В символьном режиме на экран может выводиться ограниченный состав символов, имеющих четко определенный графический образ: буквы, цифры, знаки пунктуации, математические знаки и знаки псевдографики. В графическом режиме изображение на экране формируется из отдельных точек (пиксел), имеющих свои адреса (номер пиксела в строке х номер пикселной строки). Основу адаптера любого типа составляет видеопамять: обычная динамическая (DRAM) или специальная двухпортовая (VRAM), допускающая одновременное обращение, как со стороны системной магистрали, так и со стороны монитора. Начиная с адаптеров SVGA (SuperVGA) предпринимаются попытки-снять ограничения, накладываемые выбором палитры - для этого код цвета из видеопамяти передается на DAC(цифро-аналоговый преобразователь) в момент '"разжигания" пиксела. СИСТЕМЫ МУЛЬТИМЕДИА. ЗВУК Звук - это механические колебания (вибрация) упругой среды. Чистый звуковой тон представляет собой звуковую волну, подчиняющуюся синусоидальному закону. Синусоидальные сигналы в ЭВМ можно получить только с помощью специальных устройств - аудио плат. Без таких устройств хорошего качества звучания добиться не удается. Для улучшения качества звучания необходимо к ЭВМ подключить внешнюю аппаратуру. При этом следует преобразовать дискретные сигналы ЭВМ в аналоговые сигналы аудиоаппаратуры. Такое преобразование можно выполнить с помощью схемы цифро-аналогового преобразования (ЦАП). Поскольку ЭВМ работает с дискретными сигналами - импульсами, а звук представляет собой аналоговый (т.е. непрерывно изменяющийся) сигнал, для ввода звуковых сигналов необходимо их оцифровывать. Способов оцифровки аналогового сигнала существует много: 0. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП). 1. Время-импульсное кодирование аналогового сигнала (клиппирование). 2. Спектральный анализатор. Для улучшения качества звука применяется дополнительное устройство ПЭВМ - звуковая тати (аудиоплата). Обычно звуковая плита состоит из трех модулей: . модуля оцифрованного звука, многоголосого частотного синтезатора (FreguencyModulationSynthesizer), модуля интерфейсов внешних устройств. Модуль оцифрованного звуки предназначен для цифровой записи, воспроизведения и обработки оцифрованного звука. В его состав входят аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи и усилитель. Модуль позволяет преобразовывать вводимый аналоговый сигнал в цифровую форму, записывать его в оперативную память ЭВМ проводить обратное преобразование оцифрованного звука из памяти ЭВМ в аналоговую форму, усиливать его по мощности для последующего вывода на внешний динамик или 25 головные телефоны. В состав модуля часто входит микшер для смешивания сигналов с линейного входа и с микрофона. Многоголосый частотный синтезатор предназначен для генерации звуковых сигналов сложной формы. Существуют два принципиально различных способа синтеза звуковых сигналов: • частотныйсинтез(FM - Fregueney Modulation): • волновой синтез (WS - Ware Synthesys). Частотные синтезаторы генерируют звуковые колебания синусоидальной формы заданной частоты и амплитуды, благодаря чему значительно улучшается качество звука. Наличие нескольких генераторов позволяет использовать эти устройства для синтеза сложных звуковых сигналов, в том числе речи. Волновой синтезатор имеет запоминающее устройство, в которое записаны образцы звучания различных музыкальных инструментов в виде волновых таблиц или алгоритмов. Генерация звука заключается в воспроизведении оцифрованной записи звука, полученной при игре на соответствующем инструменте. Волновые таблицы позволяют учесть особенности звучания различных инструментов, но набор их не является исчерпывающе полным. Сопряжение ЭВМ с электромузыкальными инструментами осуществляется с помощью интерфейса электромузыкальных инструментов (MIDI -MusicalInstrumentsDigitalinterface). В соответствии со стандартом MIDI. ЭВМ передает в звуковую плату номер музыкального инструмента, номер ноты, характеристику игры музыканта (длительность, сила и способ нажатия клавиши). Эти же данные хранятся и в MIDI-файлах. MIDI-файлы не содержат звуков, в связи с чем по размеру они значительно меньше звуковых файлов. Звуки находятся в звуковых библиотеках. Модуль интерфейсов внешних устройств может включать в себя интерфейс для подключения CDROM. игровой порт, линейный вход, микрофонный вход, линейный выход, и т.д. КЛАВИАТУРА Клавиатура - это одно из основных устройств ввода информации в ЭВМ, позволяющее вводить различные виды информации. Вид вводимой информации определяется программой, интерпретирующей нажатые или отпущенные клавиши. С помощью клавиатуры можно вводить любые символы - от букв и цифр до иероглифов и знаков музыкальной нотации. Клавиатура позволяет управлять курсором на экране дисплея -устанавливать его в нужную точку экрана, перемешать по экрану, ―прокручивать‘‘ экран в режиме скроллинга, отправлять содержимое экрана на принтер, производить выбор при наличии альтернативных вариантов и т.д. Стандартная клавиатура IBMPCимеет несколько групп клавиш: 1. Алфавитно-цифровые и знаковые клавиши (с латинскими и русскими буквами, цифрами, знаками пунктуации, математическими знаками). 2. Специальные клавиши: 3. Функциональные клавиши: 4. Служебные клавиши для управления перемещением курсора (стрелки: |