Учебник Информатика. Базовый курс. Симонович С.В.. С. В. Симоновичаинформатикабазовый курс2е издание
 Скачать 17.96 Mb.
|
|
FSB. Шина PCI, появившаяся в компьютерах на базе процессоров Intel Pentium как локальная шина, предназначенная для связи процессора с оперативной памя- тью, недолго оставалась в этом качестве. Сегодня она используется только как шина для подключения внешних устройств, а для связи процессора и памяти, начиная с процессора Intel Pentium Pro, используется специальная шина, получившая назва- ние Front Side Bus (FSB). Эта шина работает на частоте 100-200 МГц. Частота шины FSB является одним из основных потребительских параметров — именно он и ука- зывается в спецификации материнской платы. Современные типы памяти (DDR SDRAM, RDRAM) способны передавать несколько сигналов за один такт шины что повышает скорость обмена данными с оперативной памятью. AGP. Видеоадаптер — устройство, требующее особенно высокой скорости передачи данных. Как при внедрении локальной шины VLB, так и при внедрении локальной шины PCI видеоадаптер всегда был первым устройством, «врезаемым» в новую шину. Когда параметры шины PCI перестали соответствовать требованиям видео- адаптеров, для них была разработана отдельная шина, получившая название AGP (Advanced Graphic Port — усовершенствованный графический порт). Частота этой шины соответствует частоте шины PC/(33 МГц или 66 МГц), но она имеет много более высокую пропускную способность за счет передачи нескольких сигналов за один такт. Число сигналов, передаваемых за один такт, указывается в виде множи- теля, например (в этом режиме скорость передачи достигает 1066 Мбайт/с). Последняя версия шины A GP имеет кратность 8х. (Personal Computer Memory Card International Association — стандарт меж- дународной ассоциации производителей плат памяти для персональных компью- теров). Этот стандарт определяет интерфейс подключения плоских карт памяти небольших размеров и используется в портативных персональных компьютерах. USB (Universal — универсальная последовательная магистраль). одно из последних нововведений в архитектурах материнских плат. Этот стандарт опре- деляет способ взаимодействия компьютера с периферийным оборудованием. Он позволяет подключать до 256 различных устройств, имеющих последовательный интерфейс. Устройства могут включаться цепочками (каждое следующее устрой- ство подключается к предыдущему). Производительность шины USB относительно невелика, но вполне достаточна для таких устройств, как клавиатура, мышь, модем, 3.4. Периферийные устройства персонального компьютера 87 джойстик, принтер и т. п. Удобство шины состоит в том, что она практически исклю- чает конфликты между различным оборудованием, позволяет подключать и отклю- чать устройства в «горячем режиме» (не выключая компьютер) и позволяет объеди- нять несколько компьютеров в простейшую локальную сеть без применения специального оборудования и программного обеспечения. Функции микропроцессорного комплекта (чипсета) Параметры микропроцессорного комплекта (чипсета) в наибольшей степени опре- деляют свойства и функции материнской платы. В настоящее время большинство чипсетов материнских плат выпускаются на базе двух микросхем, исторически получивших название «северный мост» и «южный мост». «Северный мост» обычно управляет взаимосвязью процессора, оперативной памяти и порта Л GP. «Южный мост» называют также функциональным контроллером. Он выполняет функции контроллера жестких и гибких дисков, функции контроллера шины PCI, моста ISA — PCI, контроллера клавиатуры, мыши, шины USB и т. п. У предыдущих поколений материнских плат связь между северным и южном мос- том обеспечивала шина PCI, контроллер которой располагался в северном мосте. У современных материнских плат мосты соединены новой шиной повышенной производительности, а контроллер шины PCI находится в южном мосте вместе с контроллерами всех прочих устройств. 3.4. устройства персонального компьютера Периферийные устройства персонального компьютера подключаются к его интер- фейсам и предназначены для выполнения вспомогательных операций. Благодаря им компьютерная система приобретает гибкость и универсальность. По назначению периферийные устройства можно подразделить на: • устройства ввода данных; • устройства вывода данных; • устройства хранения данных; • устройства обмена данными. Устройства ввода знаковых данных Специальные клавиатуры. Клавиатура является основным устройством ввода дан- ных. Специальные клавиатуры предназначены для повышения эффективности процесса ввода данных. Это достигается путем изменения формы клавиатуры, рас- кладки ее клавиш или метода подключения к системному блоку. Клавиатуры, имеющие специальную форму, рассчитанную с учетом требований эргономики, эргономичными клавиатурами. Их целесообразно применять на рабочих местах, предназначенных для ввода большого количества знаковой информации. Эргономичные клавиатуры не только повышают производительность наборщика и общее утомление в течение рабочего дня, но и снижают веро- 88 Глава 3. Устройство персонального ятность и степень развития ряда заболеваний, например туннельного синдрома кистей рук и остеохондроза верхних отделов позвоночника. Раскладка клавиш стандартных клавиатур далека от оптимальной. Она сохранилась со времен ранних образцов механических пишущих машин. В настоящее время существует техническая возможность изготовления клавиатур с оптимизированной раскладкой и существуют образцы таких устройств (в частности, к ним относится Дворака). Однако практическое внедрение клавиатур с нестандартной раскладкой находится под вопросом в связи с тем, что работе с ними надо учиться специально. На практике подобными клавиатурами оснащают только специали- зированные рабочие места. По методу подключения к системному блоку различают проводные и беспроводные клавиатуры. Передача информации в беспроводных системах осуществляется инфракрасным лучом. Обычный радиус действия таких клавиатур составляет несколько метров. Источником сигнала является клавиатура. Устройства командного управления Специальные манипуляторы. Кроме обычной мыши существуют и другие типы манипуляторов, например: трекболы, пенмаусы, инфракрасные мыши. Трекбол в отличие от мыши устанавливается стационарно, и его шарик приводится в движение ладонью руки. Преимущество трекбола состоит в том, что он не нужда- ется в гладкой рабочей поверхности, поэтому трекболы нашли широкое примене- ние в портативных персональных компьютерах. В последнее время, однако, в портативных компьютерах вместо трекболов исполь- зуются тачпады — сенсорные пластины, реагирующие на движение пальца пользо- вателя по поверхности. Удар пальцем по поверхности тачпада воспринимается как нажатие кнопки. Недостатком тачпадов является невысокая точность. Пенмаус представляет собой аналог шариковой авторучки, на конце которой вместо пишущего узла установлен узел, регистрирующий величину перемещения. Инфракрасная мышь отличается от обычной наличием устройства беспроводной связи с системным блоком. Для компьютерных игр и в некоторых специализированных имитаторах применяют также манипуляторы рычажно-нажимного типа (джойстики) и аналогичные им джойпады, геймпады и устройства. Устройства этого типа подключаются к специальному порту, имеющемуся на звуковой карте, или к порту USB. Устройства ввода графических данных Для ввода графической информации используют сканеры, графические планшеты {дигитайзеры) и цифровые фотокамеры. Интересно отметить, что с помощью скане- ров можно вводить и знаковую информацию. В этом случае исходный материал вводится в графическом виде, после чего обрабатывается специальными программ- ными средствами (программами распознавания образов). Планшетные сканеры. Планшетные сканеры предназначены для ввода графиче- ской информации с прозрачного или непрозрачного листового материала. 3.4. Периферийные устройства персонального компьютера 89 цип действия этих устройств состоит в том, что луч света, отраженный от поверх- ности материала (или прошедший сквозь прозрачный материал), фиксируется специальными элементами, называемыми приборами с зарядовой связью (ПЗС). Обычно элементы ПЗС конструктивно оформляют в виде линейки, располагаемой по ширине исходного материала. Перемещение линейки относительно листа бумаги выполняется механическим протягиванием линейки при неподвижной установке листа или протягиванием листа при неподвижной установке линейки. Основными потребительскими параметрами планшетных сканеров являются: • разрешающая способность; • производительность; • динамический диапазон; • размер сканируемого материала. Разрешающая способность планшетного сканера зависит от плотности размещения приборов ПЗС на линейке, а также от точности механического позиционирования линейки при сканировании. Типичный показатель для офисного применения: 600- 1200 dpi (dpi — dots per inch, количество точек на дюйм). Для профессионального применения характерны показатели 1200-3000 dpi. Производительность сканера определяется продолжительностью сканирования листа бумаги стандартного формата и зависит как от совершенства механической части устройства, так и от типа интерфейса, использованного для сопряжения с компьютером. Динамический диапазон определяется логарифмом отношения яркости наиболее светлых участков изображения к яркости наиболее темных участков. Типовой пока- затель сканеров офисного применения составляет 1,8-2,0, а для сканеров про- фессионального применения — от 2,5 (для непрозрачных материалов) до 3,5 (для прозрачных материалов). Ручные сканеры. Принцип действия ручных сканеров в основном соответствует планшетным. Разница заключается в том, что протягивание линейки ПЗС в дан- ном случае выполняется вручную. Равномерность и точность сканирования при этом обеспечиваются неудовлетворительно, и разрешающая способность ручного составляет dpi. Барабанные сканеры. В сканерах этого типа исходный материал закрепляется на цилиндрической поверхности барабана, вращающегося с высокой скоростью. Устрой- ства этого типа обеспечивают наивысшее разрешение (2400-5000 dpi) благодаря применению не ПЗС, а фотоэлектронных умножителей. Их используют для скани- рования исходных изображений, имеющих высокое качество, но недостаточные линейные размеры (фотонегативов, слайдов и т. п.) Сканеры форм. Предназначены для ввода данных со стандартных форм, заполнен- ных механически или «от руки». Необходимость в этом возникает при проведении переписей населения, обработке результатов выборов и анализе анкетных данных. От сканеров форм не требуется высокой точности сканирования, но быстродействие играет повышенную роль и является основным потребительским параметром. 90 Глава 3. Устройство персонального компьютера Штрих-сканеры. Эта разновидность ручных сканеров предназначена для ввода данных, закодированных в виде штрих-кода. Такие устройства имеют применение в розничной торговой сети. Графические планшеты (дигитайзеры) предназначены для ввода художественной графической информации. Существует несколько различных принципов действия графических планшетов, но в основе всех их лежит фиксация перемещения специ- ального пера относительно планшета. Устройства удобны для художников и иллю- страторов, поскольку позволяют им создавать экранные изображения привычными приемами, наработанными для традиционных инструментов (карандаш, перо, кисть). Цифровые фотокамеры. Как и сканеры, эти устройства воспринимают графиче- ские данные с помощью с зарядовой связью, объединенных в прямоуголь- ную матрицу. Основным параметром цифровых фотоаппаратов является разре- шающая способность, которая напрямую связана с количеством ячеек ПЗС в матрице. Наилучшие потребительские модели в настоящее время имеют 2-4 млн. ячеек ПЗС и, соответственно, обеспечивают разрешение изображения до точек и выше. У профессиональных моделей эти параметры еще выше. Устройства вывода данных В качестве устройств вывода данных, дополнительных к монитору, используют печатающие устройства (принтеры), позволяющие получать копии документов на бумаге или прозрачном носителе. По принципу действия различают матричные, лазерные, светодиодные и струйные принтеры. Матричные принтеры. Это простейшие печатающие устройства. Данные выводятся на бумагу в виде оттиска, образующегося при ударе цилиндрических стержней («иголок») через красящую ленту. Качество печати матричных принтеров напря- мую зависит от количества иголок в печатающей головке. Наибольшее распрост- ранение имеют и матричные принтеры. Последние позволяют получать оттиски документов, практически не уступающие по качеству документам, исполненным на пишущей машинке. В настоящее время матричные принтеры считаются устаревшими и практически не выпускаются. Производительность работы матричных принтеров оценивают по количеству печа- таемых знаков в секунду (cps — characters per second). Обычными режимами работы матричных принтеров являются: draft — режим черновой печати, normal — режим обычной печати и режим (Near Letter Quality), который обеспечивает каче- ство печати, близкое к качеству пишущей машинки. Лазерные принтеры обеспечивают высокое качество печати, не уступающее, а во многих случаях и превосходящее полиграфическое. Они отличаются также высокой скоростью печати, которая измеряется в страницах в минуту page Как и в матричных принтерах, итоговое изображение формируется из отдельных точек. Принцип действия лазерных принтеров следующий: • в соответствии с поступающими данными лазерная головка испускает световые импульсы, которые отражаются от зеркала и попадают на поверхность свето- чувствительного барабана; 3.4. Периферийные устройства персонального компьютера • горизонтальная развертка изображения выполняется вращением зеркала; • участки поверхности светочувствительного барабана, получившие световой импульс, приобретают статический заряд; • барабан при вращении проходит через контейнер, наполненный красящим соста- вом (тонером), и тонер закрепляется на участках, имеющих статический заряд; • при дальнейшем вращении барабана происходит контакт его поверхности с бумажным листом, в результате чего происходит перенос тонера на бумагу; • лист бумаги с нанесенным на него тонером протягивается через нагревательный элемент, в результате чего частицы тонера спекаются и закрепляются на бумаге. К основным параметрам лазерных принтеров относятся: • разрешающая способность, dpi (dots per inch — точек на дюйм); • производительность (страниц в минуту); • формат используемой бумаги; • объем собственной оперативной памяти. При выборе лазерного принтера необходимо также учитывать параметр стоимости оттиска, то есть стоимость расходных материалов для получения одного печатного листа стандартного формата А4. К расходным материалам относятся тонер и барабан, который после печати определенного количества оттисков утрачивает свои свой- ства. В качестве единицы измерения используют цент на страницу (имеются в виду центы США). В настоящее время теоретический предел по этому показателю составляет порядка 1,0-1,5. На практике лазерные принтеры массового применения обеспечивают значения от 2,0 до 6,0. Основное преимущество лазерных принтеров заключается в возможности получе- ния высококачественных отпечатков. Уже модели среднего класса обеспечивают разрешение печати до 600 dpi, а профессиональные модели — до 1800 dpi и выше. Светодиодные принтеры. Принцип действия светодиодных принтеров похож на принцип действия лазерных принтеров. Разница заключается в том, что источником света является не лазерная головка, а линейка светодиодов. Поскольку эта линейка расположена по всей ширине печатаемой страницы, отпадает необходимость в меха- низме формирования горизонтальной развертки и вся конструкция получается проще, надежнее и дешевле. Типичная величина разрешения печати для светоди- одных принтеров составляет порядка 600 dpi. Струйные принтеры. В струйных печатающих устройствах изображение на бумаге формируется из пятен, образующихся при попадании капель красителя на бумагу. Выброс микрокапель красителя происходит под давлением, которое развивается в печатающей головке за счет парообразования. В некоторых моделях капля выбра- сывается щелчком в результате пьезоэлектрического эффекта — этот метод позво- ляет обеспечить более стабильную форму капли, близкую к сферической. Качество печати изображения во многом зависит от формы капли и ее размера, а также от впитывания жидкого красителя поверхностью бумаги. В этих условиях особую роль играют вязкостные свойства красителя свойства бумаги. 92 Глава 3. Устройство персонального компьютера К положительным свойствам струйных печатающих устройств следует отнести относительно небольшое количество движущихся механических частей соответ- ственно, простоту и надежность механической части устройства и его относительно низкую стоимость. Основным недостатком, по сравнению с лазерными принтерами, является нестабильность получаемого разрешения, что ограничивает возможность их применения в черно-белой полутоновой печати. Сегодня струйные принтеры нашли очень широкое применение в цветной печати. Благодаря простоте конструкции они намного превосходят цветные лазерные прин- теры по показателю качество/цена. При разрешении выше 600 dpi они позволяют получать цветные оттиски, превосходящие по качеству цветные отпечатки, полу- чаемые фотохимическими методами. При выборе струйного принтера следует обязательно иметь виду параметр сто- имости печати одного оттиска. Хотя цена струйных печатающих устройств замет- но ниже, чем лазерных, стоимость печати одного оттиска на них может быть в не- сколько раз выше. Устройства хранения данных Необходимость во внешних устройствах хранения данных возникает в двух случаях: • когда на вычислительной системе обрабатывается больше данных, чем можно разместить на базовом жестком диске; • когда данные имеют повышенную ценность и необходимо выполнять регуляр- ное резервное копирование на внешнее устройство (копирование данных в пре- делах того же жесткого диска не является резервным и только создает иллюзию безопасности). В настоящее время для внешнего хранения данных используют несколько типов устройств, использующих магнитные или магнитооптические носители. Стримеры. Стримеры — это накопители на магнитной ленте. Их отличает сравни- тельно низкая цена. К недостаткам стримеров относят малую производительность (она связана прежде всего с тем, что магнитная лента — это устройство последова- тельного доступа) и недостаточную надежность (кроме электромагнитных наводок, ленты стримеров испытывают повышенные механические нагрузки и могут физи- чески выходить из строя). Емкость магнитных кассет (картриджей) для стримеров достигает нескольких десят- ков гигабайт. Дальнейшее повышение емкости за счет повышения плотности записи снижает надежность хранения, а повышение емкости за счет увеличения длины ленты сдерживается низким временем доступа к данным. Накопители на съемных магнитных дисках. К этой категории относится несколько разных типов устройств, ни одно из которых так и не стало общепринятым стандартом. Например, выпускаются компанией Iomega, специализирующейся на создании внешних устройств для хранения данных. Устройство работает с диско- выми носителями, по размеру незначительно превышающими стандартные гибкие диски и имеющими емкость Мбайт. Основным недостатком |