3 Центральный процессор

Вид материала

Документы

Содержание 3.2.2. память на магнитных и оптических носителях Дисковод флоппи-дисков Накопители на магнитной ленте (стриммеры) 3.3. Системы визуального отображения информации (видеосистемы) 3.4. Периферийные устройства ЭВМ Световое перо Динамический диапазон (светочувствительность) Графические планшеты (дигитайзеры) – Цифровые фотокамеры. Матричные принтеры Лазерные принтеры Светодиодные принтеры. Струйные принтеры. 4. Функции операционных систем персональных компьютеров Графический интерфейс 5. Классификация служебных программных средств Средства диагностики Средства контроля (мониторинга) Мониторы установки Средства коммуникации (коммуникационные программы) ... Полное содержание

Подобный материал:

• По теоретическому материалу 2 семестра, 914.53kb.
• Реферат написан на основании собственного опыта, а также по материалам напечатанным, 269.77kb.
• Доклад по углубленному изучению пк тема: Процессор, 20.72kb.
• Лекция №4 Микропроцессоры, 183.08kb.
• Главы из книги Новикова и Скоробогатова, 1592.86kb.
• Представление о микропроцессоре, 380.81kb.
• Тема урока: «Компьютер универсальное устройство обработки информации», 133.5kb.
• «Информационное обеспечение профессиональной деятельности», 462.63kb.
• Практическое задание. Текстовый процессор Word. Билет№4 Компьютерная графика. Назначение, 84.49kb.
• Лекция № Современные технические и программные средства информационных технологий, 47.37kb.

3. Аппаратная часть ПК


3.1. Центральный процессор


Основу центрального процессора составляет микропроцессор (МП) – обрабатывающее устройство, служащее для арифметических и логических преобразований данных, для организации обращения к ОП и ВНУ и для управления ходом вычислительного процесса. Основные характеристики микропроцессоров являются тактовая частота, коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты, разрядность и размер кэш-памяти.

В настоящее время существует большое число разновидностей МП, различающихся назначением, функциональными возможностями, структурой, исполнением. Наиболее существенными классификационными различиями между ними чаще всего выступают:

• назначение (МП для серверов и мощных приложений, МП для ПК, ноутбуков…)
  
• количество разрядов обрабатываемой информации(8-, 16-, 32-, 64-битные и др.);
  
• технология изготовления (0,5 мкм-технология; 0,35, 0,25, 0,18, 0,13, 0,07 мкм…)
  
• RISC-процессоры: сокращенная система команд (до 50) упращаются схемы управления  уменьшение размеров  на кристалле МП освобождается место для кэш-памяти  меньше обращений к основной памяти  увеличение быстродействия в 2-10 раз.
  
• CISС-процессоры: полная система команд (до 250), основные процессоры, используемые в ПК.
  

3.2. Память

3.2.1. Оперативная память

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ или RAM(-Random Access Memory – память с произвольной выборкой)) представляет собой основную полупроводниковую память, которая используется для хранения переменной информации, для микропроцессора и других аппаратных средств. ОЗУ – рабочая память компьютера, величина которой определяет размер и число одновременно выполняющихся программ. Все данные в ОЗУ теряются при выключении питания, т.е. важнейшее свойство оперативной памяти – энергозависимость. При запуске системы или прикладной программы происходит загрузка данных из постоянной памяти в оперативную. Т.к. ОЗУ – дорогостоящий вид памяти, вместе с операционной системой используется и виртуальная память. ОЗУ допускает изменение всего содержимого входе выполнения процессором вычислительных операций с данными и может работать в режимах: записи, чтения, хранения. Наиболее распространенной является, а настоящее время, память в виде модулей DIMM (Dual In-Line Memory Module). ОЗУ связано с остальным микропроцессором комплектом ЭВМ через системную магистраль: по ШУ передается сигнал, определяющий, какую операцию необходимо выполнить; по ШД – передается информация, записываемая в память или записываемая из нее; по ША передается адрес участвующих в обмене элементами памяти. Максимальная емкость памяти определяется количеством линий в ША системной магистрали: если количество линий обозначить m, то емкость памяти (т.е. количество элементов памяти, имеющих уникальные адреса) определяется как 2^m. Так в IBM PC XT ША системной магистрали содержит 20 линий  максимальный объем ОЗУ в этих машинах равен 2²⁰=1 Мб. В IBM PC AT –286 системная магистраль содержала 24 линии  максимальный объем ОЗУ мог достигать 2²⁴=16 Мб. Начиная с МП i80386 ША содержит 32 линии  максимальный объем ОЗУ может составлять 2³²=4 Гб.

Кроме объема, основной характеристикой ОЗУ является быстродействие или время доступа (access time). Время доступа необходимо для осуществления полного цикла обращения к информации, хранящейся по случайному адресу памяти. Если первые ПК использовали память с временем доступа более 140 нс, то в настоящее время его значение составляет менее 10 нс.

3.2.2. память на магнитных и оптических носителях

Предназначена для постоянного хранения информации: винчестеры, дисководы, накопители CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD+RW, DVD-R/W, MMVF, накопители на магнитной ленте.

Винчестер – накопитель на жестких дисках (Hard Disk Drive-HDD) применяются для хранения и использования больших объемов информации. Конструкция винчестера: корпус из прессованного алюминия, управляющий двигатель, диски, головка записи/считывания и электроника. Само название «винчестер» появилось в 1973 г., когда фирма IBM разработала ЭВМ 3340. IBM выпустила пакет из двух дисков по 30 Мб каждый с маркировкой «30/30», что напоминало пользователям калибр двустволки «Винчестер 30/30». Однако в ПК винчестеры появились только в 1983 г. (объемом 10 Мб, временем доступа 100 мс, скоростью передачи данных 85 Кб/с). современный винчестер имеет объем более 100 Гб, среднее время доступа менее 8 с, скорость передачи данных интерфейса от 100 Мб/с.

Наряду с ОЗУ винчестер является одним из наиболее критичным для ПК компонентов. Потребности в дисковом пространстве растут более чем на 50 % в год (например, если DOS 5.0 требовала около 5 Мб места на диске, то Windows 95  100Мб). Кроме емкости важнейшей характеристикой HDD является показатель надежности. показатель надежности жесткого диска содержит два критерия:

1. число циклов старт/стоп
   
2. среднее время наработки на отказ
   

Существует прямая зависимость между средним временем наработки на отказ винчестера и изменением его температуры. Существует зависимость коэффициента учащения отказов от изменения температуры винчестера.

Из нее видно, что при повышении температуры жесткого диска до 50 ⁰С коэффициент учащения отказов составляет 3 единицы, т.е. вероятность отказа может вырасти в три раза. Причины этого кроются в : перегреве механической части винчестера, росте нагрузки на подшипники за счет температурного расширения металла, необходимости частой термокалибровки, и, наконец, в осыпании магнитного слоя на тех участках, которые чувствительны к локальным перепадам температуры.


Жесткие диски выпускаются основными производителями с двумя интерфейсами: IDE (Integrated Drive Electronics) для однопользовательских систем и SCSI (Small Computers System Interface) для многозадачных ОС (меньшая загрузка процессора).

IDE: ATA (ATA-2, ATA-3, UATA-4, UltraATA/133 – до 133 Мб/с)

Sеrial ATA  до 1,5 Гбит/с (2001 г.)

особенностью интерфейса Serial ATA II (ожид. втор. полов. 2004 г.) является технология интеллектуальной обработки диском команд ввода-вывода – Native Command Quering. Ее суть заключается в том, что HDD получает одновременно несколько команд от процессора и способен менять последовательность их выполнения для повышения производительности без привлечения ЦП. Serial ATA II – обеспечивает управление вентилятором жесткого диска, оповещение о подключении новых устройств, считывание информации от температурного датчика, а также работу индикаторов состояния.

E-IDE винчестеры не только используют режим программируемого ввода/вывода и контролер прямого доступа к памяти, но и применяют считывание нескольких стандартных секторов за одно прерывание, что позволяет повысить производительность системы.

Архитектура SCSI позволяет к стандартному контроллеру подключать до 15 внешних, возможно разнородных устройств. Ими могут быть жесткие диски, стримеры, сканеры и т.д. Винчестеры интерфейса SCSI более производительны, однако, имеют недостаток – более высокую цену, которая обусловлена необходимостью применения специальных SCSI контроллеров ( 50…500$), да и сами SCSI – диски дороже аналогичных IDE – винчестеров более чем на 100$. В настоящий момент приоритетным является Ultra 160/m SCSI (скорость передачи данных до 160 Мб/с).

Для оптимизации хранения информации на HDD проводят его разбиение на логические диски. Диск состоит из кластеров. Кластер – наименьшая единица, которые может выделять файловая система. Кластер состоит из нескольких секторов. Все файловые системы состоят из структур, необходимых для хранения данных и управления ими.

Эти структуры обычно включают блок начальной загрузки операционной системы (system boot record), каталоги (directories) и файлы (files). Файловая система также исполняет три основные функции: 1) определение занятого и неиспользованного пространства; 2) поддержание каталогов и имен файлов; 3) определение места на диске, где физически находится файл. Различные ОС используют разные файловые системы. Некоторые ОС могут распознать только одну файловую систему, в то время как другие могут распознать несколько. К основным типам относятся:

• FAT (File Allocation Table)
  
• FAT-32
  
• NTFS (New Technology File System)
  
• Linux Ext 2 и Lunix Swap.
  

FAT (16 разрядн.) используется DOS, Win 3.x и Win 95 (в большинстве случаев). Также она поддерживается в ОС Win 98/Me/NT/2000/XP. Она поддерживает диск до 2 Гб, но позволяет размещать максимум 65525 кластеров  чем больше доступное пространство, тем больше размер кластера.

FAT-32 – может применяться ОС, начиная с Win 95 OSR2 (далее Win 98/Me//2000/XP и более новыми). Однако DOS, Win 3.x и Win NT 3,51/4,0 и более ранние чем упомянутая Win 95 OSR2 версии Win 95 не могут распознать FAT-32 и не способны загрузиться. FAT-32 – это расширение FAT, основанное на 32-разрядных таблиц размещения файлов, а не 16-разрядные в отличие от FAT. В результате FAT-32 способна поддерживать намного большие логические диски (до 2 Тб). Она использует меньшие кластеры чем FAT, имеет двойные блоки начальной загрузки и поддерживает корневой каталог любого размера и расположения. Все это приводит к повышению эффективности использования дискового пространства.

NTFS поддерживается Win NT/2000/XP. Она использует большое дисковое пространство для системных структур, поэтому ее не рекомендуется использовать на дисках емкостью менее 400 Мб. Центром системной структуры NTFS является главная таблица файла (master file table – MFT). Файловая система NTFS сохраняет множественные копии критической части MFT, что защищает от потери данных и их искажения. Размер кластер в NTFS фиксирован и всегда равен 512 байт, что приводит не только к уменьшению потерь дискового пространства, но и к уменьшению фрагментации файла, что приводит к увеличению производительности на больших дисках. Кроме того NTFS способна автоматически находить и выводить из использования сбойные секторы жесткого диска. с помощью NTFS можно регулировать доступ не только к диску в целом, но и к отдельным его директориям.

Linux Ext 2 разработана для свободно распространяемой ОС Linux. Она поддерживает максимальный размер диска до 4 Тб. Файловая Ext 3 уменьшает время восстановления файловой системы после аварийного отказа, что важно при использовании многопользовательских дисковых массивов.

Что касается перспектив увеличения физической емкости HDD, то следует отметить, что применение новых технологий создания магнитных покрытий и новых технологий записи позволить достичь емкости винчестера стандартного 3,5 размера до 1,5 Тб.

Дисковод флоппи-дисков (FDD) – является периферийным устройством, в котором накопителями информации являются дискеты (Floppy). Наиболее распространены 3,5” дисководы. Их скорость вращения до 300 об/мин, время доступа 100 мс, скорость обмена данными до 500 Кб/с. дискеты 3,5” имеют емкость 1,44 Мб (до 2,8 Мб); она имеею механическую защитную задвижку от запаси. Для того, чтобы воспользоваться дискетой, ее надо отформатировать.

На смену дисководам постепенно приходят другие более надежные и высокоскоростные устройства, например, Flash-карты.

Дисководы CD-ROM – являются сейчас стандартным комплектующим почти в каждом ПК. Широкое распространение таких устройств объясняет их низкой стоимостью (~700 Мб). Практически все программные продукты поставляются на CD-дисках. Все компьютерные CD-ROM дисководы совместимы с CD-Audio дисками, которые воспроизводятся на скорости 150 Кб/с. Основной путь повышения скорости CD-ROM – увеличение скорости вращения шпинделя. Как и винчестеры, дисководы CD-ROM производятся с интерфейсами IDE и SCSI.

Дисководы CD-R и CD-RW – применяются для записи компакт-дисков. Для качественных CD-RW дисков процедуру перезаписи информации можно повторять до 1000 раз.

DVD (Digital Versatile Disk) (цифровой многоцелевой диск) – имеет те же размеры, что и обычный компакт-диск, но вмещает до 17 Гб информации (в зависимости от стандарта). Технологически увеличение емкости диска и скорости чтения/записи удалось достич благодаря уменьшению в 2 раза размера элемента данных (лунок на поверхности DVD-диска, считываемых лазером) и расстояния между дорожками Кб/с. Для чтения/записи DVD-дисков используется лазер с длиной волны в красном диапазоне – 650…635 нм, а не 780 нм (инфракрасн.) в CD-ROM. Как следует из названия DVD, кроме видеофильмов в очень высоком качестве, на DVD-диск могут быть записаны и обычные программы для ПК.

В основе магнитооптических компакт-дисков (CD-MO) лежит воздействие магнитного поля на нагретый до критической температуры материал. В результате этого изменятся отражающие свойства покрытия диска или производится его намагничивание. CD-MO позволяют записывать, читать и стирать информацию. На таких дисках могут быть выделены зоны, предназначенные только для чтения или для многократной записи. CD-MO выпускают в виде мини-дисков диаметром 2,5” в пластмассовом корпусе 3,5” дискеты. Емкость их составляет обычно не менее 640 Мб. Скорости считывания инфориации: 3-6 Мб/с при частоте вращения 3-4 тыс./мин.

Накопители на магнитной ленте (стриммеры) применяются для резервного копирования больших объемов информации. Они позволяют записать на небольшую кассету с магнитной лентой сотни мегабайт информации. Встроенные в стриммер средства аппаратного сжатия позволяют автоматически уплотнять информацию перед ее записью и восстанавливать после считывания, что увеличивает объем сохраняемой информации. Недостатком стриммеров является невысокая скорость записи, поиска и считывания информации, в связи с чем наблюдается тенденция отхода ведущих производителей от производства ленточных цифровых хранителей данных.


3.3. Системы визуального отображения информации (видеосистемы)

Предназначены для оперативного отображения информации, доведения ее до сведения оператора ЭВМ. Обычно они состоят из двух частей: монитора и адаптера (графич. карта).

Монитор служит для визуализации изображения, адаптер – для связи монитора с микропроцессорным комплектом. По принципу формирования изображения мониторы делятся: на плазменные, электролюминесцентные, жидкокристаллические, дисплеи с эмиссией поля (с плоским экраном) и мониторы ЭЛТ.

В зависимости от формы напряжения, подаваемого на отклоняющие пластины и способа его получения различаются растровая, матричная и векторная развертки.

Растровая (применяется в TV) – набор сплошных горизонтальных линий, заполняющих весь экран. Она формируется с помощью аналоговых приборов.

Матричная по внешнему виду похожа на растровую. Но формируется она с помощью цифровых схем (счетчиков), связанных с отклоняющей системой через ЦАП. В этом случае электронный луч перемещается по экрану не непрерывно, а скачками – от одного пиксела к другому.

Векторная развертка используется для рисования сложных фигур с помощью сплошных линий разной формы. Управление вертикальным и горизонтальным управлением луча в этом случае осуществляется с помощью функциональных генераторов, каждый из которых настроен на прорисовку определенного графического примитива. Состав графических примитивов определяется наличием функциональных генераторов.

Максимальное количество строк на экране и количество точек в строке образуют разрешающую способность монитора: низкую (), стандартную , или , высокую или , особо четкую или и более. Разрешающая способность оказывает значительное влияние на качество изображения на экране, но качество изображения зависит и от других характеристик: физических размеров пикселов, размеров экрана, частоты развертки, цветовых характеристик и др.

По способу управления яркостью луча: цифровые и аналоговые.

По цветности: монохромные и цветные. Самые большие возможности цветообразования и аналоговых RGB-мониторов с раздельным управлением яркостью трех лучей. Они способны воспроизводить на экране миллионы различных цветов.

Связь ЭВМ с монитором осуществляется с помощью адаптера – устройства, которое должно обеспечивать совместимость различных мониторов с микропроцессорным комплектом ЭВМ. В начальный период существования ПК адаптеры старались стандартизировать, чтобы в полной мере обеспечить совместимость различных по конструкции мониторов с ЭВМ. Было разработано 5 стандартов:

1. MDA – монохромный дисплейный адаптер
   
2. CGA – цветной графический адаптер
   
3. MGA – монохромный графический адаптер
   
4. EGA – улучшенный графический адаптер
   
5. VGA – видеографическая матрица.
   

Кроме них существовали и существуют и другие адаптеры: Геркулес, PGA, SVGA и др. Но они не поддерживают некоторые общепринятые режимы работы монитора, и вследствие неполной совместимости не позволяют реализовывать любое программное обеспечение.

Наибольший интерес представляет адаптер VGA (разраб. в 1988 г.). Он позволяет реализовывать точек в графич. режиме при 64…256 (зависит от объема видеопамяти) одновременно отображаемых цветов из 262144 возможных. В текстовом режиме адаптер VGA позволяет отображать на экране или символов при ограничении количества цветов (16 из 256 возможных). Ограничение на количество воспроизводимых цветов накладывает архитектура адаптера, стремление сделать его совместимым с адаптером EGA.

В последнее время наибольшее распространение получили адаптеры SVGA. Этот адаптер не стандартизирован, вследствие чего каждая фирма, выпускающая мониторы, обязательно снабжает их драйверами, позволяющими работать с различными адаптерами.

Основу адаптера любого типа составляет видеопамять, в которой храниться изображение, выводимое на монитор. Кроме видеопамяти в состав адаптера входят блок сопряжения с монитором, блок управления, различные ускорители (графический, Windows-ускоритель, 3D-ускоритель и др.), которые предназначили для выполнения вычислительных операций без обращения к МП ЭВМ.


3.4. Периферийные устройства ЭВМ

Клавиатура – одно из основных свойств ввода информации в ЭВМ, позволяющее вводить различные виды информации. Вид вводимой информации определяется программой, интерпретирующей нажатые и отпущенные клавиши. С помощью клавиатуры можно вводить любые символы (от букв и цифр до иероглифов и музыкальных нот), а также управлять курсором на экране дисплея. В последнее время наблюдаются тенденции отказа от клавиатуры в пользу альтернативных устройств: мыши, речевого ввода, сканеров. Но полностью эти устройства клавиатуру не заменят.

Мышь – устройство ввода. Конструктивно выполнена в виде коробочки, связанной каким-либо образом с ЭВМ (кабель, инфра-красное излучение, радиосигнал). Изменение положения мыши на коврике отображается указателем на экране. При нажатии кнопок происходят программно-определенные действия. Мышь имеет как правило 2-3 кнопки. Большинство операций выполняется левой кнопкой, которая принимается активной по умолчанию. Можно менять настройку кнопок мыши.

Кот – отличается от мыши тем, что не коробочка, а коврик связан с ЭВМ. На коврике нанесена сетка из горизонтальных и вертикальных проводников. В корпусе кота есть металлический контакт, замыкающий эти проводники, чем и определяется положение указателя на экране. В отличие от мыши кота нельзя перенести на другую часть коврика, не изменив положение указателя на экране, т.к. положение указателя жестко связано с размещением корпуса кота на коврике.

Световое перо – стержень, в торце которого находится приемник светового излучения (фотодиод), который фиксирует яркость точки, находящейся напротив него на экране. На стержне есть кнопка, нажатие которой является сигналом для считывания яркости точки экрана, к которой прижато перо. Вспышка фиксируется фотодиодом и через кабель поступает в ЭВМ, который сопоставляет момент возникновения вспышки с текущими координатами электронного луча.

Сканеры – устройства ввода графической информации. Интересно отметить, что с их помощью можно вводить и знаковую информацию. В этом случае исходный материал вводится в графическом виде, после чего обрабатывается специальными программными средствами (программами распознавания образов).

Принцип действия этих устройств состоит в том, что луч света, отраженный от поверхности материала (или прошедший сквозь прозрачный материал), фиксируется специальными элементами, называемыми приборами с зарядовой связью (П3С). 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 сканеров являются:

• разрешающая способность;
  
• производительность;
  
• динамический диапазон;
  
• максимальный размер сканируемого материала.
  

Разрешающая способность зависит от плотности размещения приборов ПЗС на линейке, а также от точности механического позиционирования линейки при сканировании. Типичный показатель, достаточный для офисного применения: 600-1200 dpi (dpi — dots per inch — количество точек на дюйм). Для профессионального применения характерны показатели 1200-3000 dpi и выше.

Производительность 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 (светочувствительность) определяется логарифмом отношения яркости наиболее светлых участков изображения к яркости наиболее темных участков. Типовой показатель для сканеров офисного применения составляет 1,8-2,0, а для сканеров профессионального применения — от 2,5 (для непрозрачных материалов) до 3,5 (для прозрачных материалов).

Различают планшетные, ручные, барабанные, штрих-сканеры и сканеры форм.

Графические планшеты (дигитайзеры) – устройства, предназначенные для ввода художественной графической информации. Существует несколько различных принципов действия графических планшетов, но в основе всех их лежит фиксация перемещения специального пера относительно планшета. Такие устройства удобны для художников и иллюстраторов, поскольку позволяют им создавать экранные изображения привычными приемами, наработанными для традиционных инстру­ментов (карандаш, перо, кисть).

Цифровые фотокамеры. Как и сканеры, эти устройства воспринимают графичес­кие данные с помощью приборов с зарядовой связью, объединенных в прямоуголь­ную матрицу. Основным параметром цифровых фотоаппаратов является разре­шающая способность, которая напрямую связана с количеством ячеек ПЗС в матрице. Наилучшие потребительские модели к середине 2004г. имеют более 3 млн. ячеек ПЗС и, соответственно, обеспечивают разрешение изображения 1920x1600 точек и более. У профессиональных моделей эти параметры еще выше.

Принтеры – устройства вывода информации на бумажный или прозрачный носитель. Наибольшее распространение получили матричные, лазерные, светодиодные и струйные принтеры.

Матричные принтеры. Это простейшие печатающие устройства. Данные вывод на бумагу в виде оттиска, образующегося при ударе цилиндрических стержней («иголок») через красящую ленту. Качество печати матричных принтеров напрямую зависит от количества иголок в печатающей головке. Наиболее распространены 9-игольчатые и 24-игольчатые матричные принтеры. Производительность работы матричных принтеров оценивают по количеству печатаемых знаков в секунду (cps — characters per second). Обычными режимами матричных принтеров являются: draft — режим черновой печати, normal —режим обычной печати и режим NLQ (Near Letter Quality), который обеспечивает качество печати, близкое к качеству пишущей машинки. Стоимость получения одного печатного листа стандартного формата А4 составляет от $0,001 до $0,01.

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 (ррт — page per minute). Как и в матричных принтерах, итоговое изображение формируется из отдельных точек. Принцип действия лазерных принтеров следующий:

1. в соответствии с поступающими данными лазерная головка испускает световые импульсы, которые отражаются от зеркала и попадают на поверхность светочувствительного барабана;
   
2. горизонтальная развертка изображения выполняется вращением зеркала;
   
3. участки поверхности светочувствительного барабана, получившие световой импульс, приобретают статический заряд;
   
4. барабан при вращении проходит через контейнер, наполненный красящим составом (тонером), и тонер закрепляется на участках, имеющих статический заряд;
   
5. при дальнейшем вращении барабана происходит контакт его поверхности с бумажным листом, в результате чего происходит перенос тонера на бумагу;
   
6. 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, в современных моделях 600-1800 dpi (dots per inch — точек на дюйм);
  
• производительность (страниц в минуту, в современных моделях 10 и более страниц/мин);
  
• формат используемой бумаги;
  
• объем собственной оперативной памяти.
  

В настоящее время лазерные принтеры массового примене­ния обеспечивают стоимость получения одного печатного листа стандартного формата А4 от $0,02 до $0,06 (теоретический предел по этому показателю равен $0,01 … $0,015).

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 механизме формирования горизонтальной развертки и вся конструкция получается проще, надежнее и дешевле. Типичная величина разрешения печати для светодиодных принтеров составляет порядка 600 dpi, а стоимость печати близка к оптимальной – порядка $0,015 за страницу.

Струйные принтеры. В струйных печатающих устройствах изображение 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 выбрасыва­ется щелчком в результате пьезоэлектрического эффекта – этот метод позволяет обеспечить более стабильную форму капли, близкую к сферической. Качество печати изображения во многом зависит от формы капли и ее размера, а также от характера впитывания жидкого красителя поверхностью бумаги. В этих условиях особую роль играют вязкостные свойства красителя и свойства бумаги.

К положительным свойствам струйных печатающих устройств следует отнести относительно небольшое количество движущихся механических частей и, соот­ветственно, 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.

В то же время, сегодня струйные принтеры нашли очень широкое применение в цветной печати. Благодаря простоте конструкции они намного превосходят цвет­ные лазерные принтеры по показателю качество/цена. При разрешении выше 600 dpi они позволяют получать цветные оттиски, превосходящие по качеству цвет­ные отпечатки, получаемые фотохимическими методами.

При том, что цена струйных печатающих устройств заметно ниже лазерных, сто­имость печати одной страницы на них может быть в десятки раз выше из-за достаточно дорогих чернил и необходимости в специальной бумаге.


4. Функции операционных систем персональных компьютеров


Операционная система (ОС) представляет комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны, она опирается на базовое программное обеспечение компьютера, входящее в его систему BIOS (базовая система ввода-вывода), с другой стороны, она сама является опорой для программного обеспечения более высоких уровней — прикладного и служебного. Основная функция всех операционных систем – посредническая. Она заключается в обеспечении нескольких видов интерфейса:

• между пользователем и программно-аппаратными средствами компьютера (интер­фейс пользователя);
  
• между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно-программный интерфейс);
  
• между разными видами программного обеспечения (программный интерфейс).
  

Интерфейс пользователя бывает двух видов: графическим и интерфейсом командной строки.

Интерфейс командной строки реализуют неграфические операци­онные системы (для компьюте­ров платформы IBM PC – семейство операционных систем под общим названием MS-DOS (версии от MS-DOS 1.0 до MS-DOS 6.2)). Основным устройством управления в данном случае является клавиатура. Управляющие команды вводят в поле командной строки, где их можно и редактировать. Исполнение команды начи­нается после ее утверждения, например нажатием клавиши ENTER.

Графический интерфейс реализуют графические операционные системы. Это более сложный тип интерфейса, в котором в качестве органа управления кроме клавиа­туры может использоваться мышь или иное устройство позиционирования. Работа с графической операционной системой основана на взаимодействии активных (указатель мыши) и пассивных экранных элементов управления (экранные кнопки, значки, переключатели, флажки, раскрывающиеся списки, строки меню и т.д.).

Обычно для одной аппаратной платформы, например такой, как IBM PC, существует сколько операционных систем (MS-DOS, Windows, Unix, Linux, …). Все ОС обеспечивают свой запуск автоматически. Различия между ними рассматривают в двух категориях: внутренние и внешние. Внутренние различия характеризуются методами реализации основных функций. Внешние различия определяются наличием и доступностью приложений данной системы, необходимых для удовлетворения технических требований, предъявляемых к конкретному рабочему месту.


5. Классификация служебных программных средств


Диспетчеры файлов (файловые менеджеры). С помощью программ данного класса выполняется большинство операций, связанных с обслуживанием файловой структуры: копирование, перемещение и переименование файлов, создание каталогов (папок), удаление файлов и каталогов, поиск файлов и навигация в файловой структуре. Использование подобных программ существенно повышает удобство работы с компьютером.

Средства диагностики. Предназначены для автоматизации процессов диагностики программного и аппаратного обеспечения. Они выполняют необходимые проверки и выдают собранную информацию в удобном и наглядном виде. Их используют не только для устранения неполадок, но и для оптимизации работы компьютерной системы.

Средства контроля (мониторинга). Программные средства контроля иногда называют мониторами. Они позволяют следить за процессами, происходящими в компьютерной системе. При этом возможны два подхода: наблюдение в реальном режиме времени или контроль с записью результатов в специальном протокольном файле. Первый подход обычно используют при изыскании путей для оптимизации работы вычислительной системы и повышения ее эффективности. Второй подход используют в тех случаях, когда мониторинг выполняется автоматически и (или) дистанционно. В последнем случае результаты мониторинга можно передать удаление службе технической поддержки для установления причин конфликтов в работе программного и аппаратного обеспечения.

Средства мониторинга, работающие в режиме реального времени, особенно полезны для практического изучения приемов работы с компьютером, поскольку позволяют наглядно отображать те процессы, которые обычно скрыты от глаз пользователя.

Мониторы установки. Программы этой категории предназначены для контроля установки программного обеспечения. Необходимость в данном программном обеспечении связана с тем, что между различными категориями программ могут устанавливаться связи. Вертикальные связи (между уровнями) являются необходимым условием функционирования всех компьютеров. Горизонтальные связи (внутри уровней) характерны для компьютеров, работающих с операционными системами, поддерживающими принцип совместного использования одних и тех же ресурсов разными программными средствами. И в тех и в других случаях при установке или удалении программного обеспечения могут происходить нарушения работоспособности прочих программ.

Мониторы установки следят за состоянием и изменением окружающей программной среды, отслеживают и протоколируют образование новых связей и позволяю восстанавливать связи, утраченные в результате удаления ранее установлении программ.

Средства коммуникации (коммуникационные программы). Они позволяют устанавливать соединения с удаленными компьютерами, обслуживают передачу сообщений электронной почты, работу с теле конференциями (группами новостей), обеспечивают пересылку факсимильных сообщений и выполняют множество других операций в компьютерных сетях.

Средства сжатия данных (архиваторы). Архивирование данных упрощает их хранение за счет того, что большие группы файлов и каталогов сводятся в один архивный файл. При этом повышается и эффективность использования носителя, поскольку архивные файлы обычно имеют повышенную плотность записи информации и занимают меньше места. Архиваторы часто используют для создания резервных копий ценных данных.

Средства обеспечения компьютерной безопасности. К этой весьма широкой категории относятся средства пассивной и активной защиты данных от повреждении а также средства защиты от несанкционированного доступа, просмотра и изменения данных.

В качестве средств пассивной защиты используют служебные программы, предназначенные для резервного копирования. Нередко они обладают и базовыми свойствами диспетчеров архивов (архиваторов).

В качестве средств активной защиты применяют антивирусное программное обеспечение. Для защиты данных от несанкционированного доступа, их просмотра и изменения служат специальные системы, основанные на криптографии.

Средства электронной цифровой подписи (ЭЦП). Эти средства являются необходимым компонентом для функционирования электронных систем делопроизводства, электронных банковских систем, электронных платежных систем и все системы электронной коммерции. С помощью программ этого класса производится создание ключей электронной подписи, публикация и сертификация открытых ключей, идентификация партнеров по связи, аутентификация подлинности полученных электронных документов, взаиморасчеты в Интернете.


6. Классификация прикладных программных средств


Текстовые редакторы. Основные функции этого класса прикладных программ заключаются в вводе и редактировании текстов. Дополнительные функции состоят в автоматизации процессов ввода и редактирования. Для операций ввода, вывода и сохранения данных текстовые редакторы вызывают и используют системное программное обеспечение. Впрочем, это характерно и для всех прочих видов прикладных программ. С этого класса прикладных программ обычно начинают знакомство с программным обеспечением и на нем отрабатывают первичные навыки взаимодействия с компьютерной системой.

Текстовые процессоры. Основное отличие текстовых процессоров от текстовых редакторов в том, что они позволяют не только вводить и редактировать тексты, но и форматировать их, то есть оформлять. Соответственно, к основным сред­ствам текстовых процессоров относятся средства обеспечения взаимодействия текста, графики, таблиц и других объектов, составляющих итоговый документ, а к дополнительным — средства автоматизации процесса форматирования. Современный стиль работы с документами подразумевает два альтернативных подхода: работу с бумажными документами и работу с электронными документами (по безбумажной технологии). Поэтому, говоря о форматировании документов средствами текстовых процессоров, надо иметь в виду два принципиально разных направления: форматирование документов, предназначенных для печати, и фор­матирование электронных документов, предназначенных для отображения на экране. Приемы и методы в этих случаях существенно различаются. Соответственно, различаются и текстовые процессоры, хотя многие из них успешно сочетают оба подхода.

Графические редакторы. Это обширный класс программ, предназначенных для создания и (или) обработки графических изображений. В данном классе различают следующие категории: растровые редакторы, векторные редакторы и программ­ные средства для создания и обработки трехмерной графики (3D-редакторы).

Растровые редакторы применяют, когда графический объект представлен в виде комбинации точек, образующих растр и обладающих свойствами яркости и цвета. Такой подход эффективен, если графическое изображение имеет много полутонов и информация о цвете элементов, составляющих объект, важнее, чем информация об их форме. Это характерно для фотографических и полиграфических изображе­ний. При подготовке печатных изданий растровые редакторы применяют для обра­ботки изображений, их ретуши, создания фотоэффектов и художественных ком­позиций (коллажей). Возможности создания новых изображений средствами растровых редакторов огра­ничены и не всегда удобны. В большинстве случаев художники предпочитают пользоваться традиционными инструментами, после чего вводить рисунок в компьютер с помощью специальных аппаратных средств (сканеров) и завершать работу с помощью растрового редактора путем применения спецэффектов.

Векторные редакторы отличаются от растровых способом представления данных об изображении. Элементарным объектом векторного изображения является не точка, а линия. Такой подход характерен для чертежно-графических работ, в которых форма линий имеет большее значение, чем информация о цвете отдельных точек, составляющих ее. В векторных редакторах каждая линия рассматривается как математическая кривая и, соответственно, представляется не комбинацией точек, а математической формулой (в компьютере хранятся не координаты точек линии, а числовые коэффициенты формулы, которая эту линию описывает). Такое представление намного компактнее, чем растровое, соответственно данные зани­мают много меньше места, однако построение любого объекта выполняется не простым отображением точек на экране, а сопровождается непрерывным пересчетом параметров кривой в координаты экранного или печатного изображения. Соответственно, работа с векторной графикой требует более производительных компьютеров. Векторные редакторы удобны для создания изображений, но не используются для, обработки готовых рисунков. Они нашли широкое применение в рекламном биз­несе, их применяют всюду, где стиль художественной работы близок к чертежному.

Редакторы трехмерной графики используют для создания трехмерных компози­ций. Они имеют две характерные особенности. Во-первых, они позволяют гибко управлять взаимодействием свойств поверхности изображаемых объектов со свойствами источников освещения и, во-вторых, позволяют создавать трехмерную анимацию. Поэтому редакторы трехмерной графики нередко называют также 3D-аниматорами.

Системы управления базами данных. Базами данных называют огромные массивы данных, организованных в табличные структуры. Основными функциями систем управления базами данных являются:

• создание пустой (незаполненной) структуры базы данных;
  
• предоставление средств ее заполнения или импорта данных из таблиц другой базы;
  
• обеспечение возможности доступа к данным, а также предоставление средств поиска и фильтрации.
  

Многие системы управления базами данных дополнительно предоставляют возможности проведения простейшего анализа данных и их обработки. В результате возможно создание новых таблиц баз данных на основе имеющихся. В связи широким распространением сетевых технологий к современным системам управления базами данных предъявляется также требование возможности работы с удаленными и распределенными ресурсами, находящимися на серверах всемирно компьютерной сети.

Электронные таблицы. Электронные таблицы предоставляют комплексные средства для хранения различных типов данных и их обработки. В некоторой степей они аналогичны системам управления базами данных, но основной акцент смещен не на хранение массивов данных и обеспечение к ним доступа, а на преобразование данных, причем в соответствии с их внутренним содержанием. В отличие от баз данных, которые обычно содержат широкий спектр типов данных (от числовых и текстовых до мультимедийных), для электронных таблиц характерна повышенная сосредоточенность на числовых данных. Зато электронные таблицы предоставляют более широкий спектр методов для работы с данными числового типа.

Основное свойство электронных таблиц состоит в том, что при изменении содержания любых ячеек таблицы может происходить автоматическое изменение содержания во всех прочих ячейках, связанных с измененными соотношением, заданным математическими или логическими выражениями (формулами). Простота удобство работы с электронными таблицами снискали им широкое применение сфере бухгалтерского учета, в качестве универсальных инструментов анализа финансовых, сырьевых и товарных рынков, то есть всюду, где необходимо автоматизировать регулярно повторяющиеся вычисления достаточно больших объемов числовых данных.

Системы автоматизированного проектирования (CAD-системы). Предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ. Применяются в машиностроении, приборостроении, архитектуре. Кроме чертежно-графических работ эти си темы позволяют проводить простейшие расчеты (например, расчеты прочности деталей) и выбор готовых конструктивных элементов из обширных баз данных.

Настольные издательские системы. Назначение программ этого класса состоит в автоматизации процесса подготовки полиграфических изданий. Этот класс про­граммного обеспечения занимает промежуточное положение между текстовыми процессорами и системами автоматизированного проектирования.

От текстовых процессоров настольные издательские системы отличаются расширенными средствами управления взаимодействием текста с параметрами страницы и с графическими объектами. С другой стороны, они отличаются пониженными функциональными возможностями по автоматизации ввода и редактирования текста. Типичный прием использования настольных издательских систем состоит в том, что их применяют к документам, прошедшим предварительную обработку в текстовых процессорах и графических редакторах.

Экспертные системы. Предназначены для анализа данных, содержащихся в базах знаний, и выдачи рекомендаций по запросу пользователя. Такие системы применяют в тех случаях, когда исходные данные хорошо формализуются, но для принятия решения требуются обширные специальные знания. Характерной особенностью экспертных систем является их способность к ее развитию и обучению. Исходные данные хранятся в базе знаний в виде фактов, между которыми с помощью специалистов-экспертов устанавливается определенная система отношений.

Характерными областями использования экспертных систем являются юриспруденция, медицина, фармакология, химия. Например, по совокупности признаков события юридические экспертный системы могут дать правовую оценку и предложить порядок действий как для стороны обвинения, так и для стороны защиты.

Web-редакторы. Это особый класс редакторов, объединяющих в себе свойства текстовых и графических редакторов. Они предназначены для создания и редактирования так называемых Web-документов (Web-страниц Интернета). Web-документы – это электронные документы, при подготовке которых следует учитывать ряд особенностей, связанных с приемом/передачей информации в Интернете. Теоретически для создания Web-документов можно использовать обычные текстовые редакторы и процессоры, а также некоторые из графических редакторов векторной графики, но Web-редакторы обладают рядом полезных функций, повышающих производительность труда Web-дизайнеров. Программы этого класса можно также эффективно использовать для подготовки электронных документов и мультимедийных изданий.

Броузеры (обозреватели, средства просмотра Web). К этой категории относята программные средства, предназначенные для просмотра электронных документов выполненных в формате HTML (документы этого формата используются в качестве Web-документов). Современные броузеры воспроизводят не только текст и графику. Они могут воспроизводить музыку, человеческую речь, обеспечивать прослушивание радиопередач в Интернете, просмотр видеоконференций, работу а службами электронной почты, с системой телеконференций (групп новостей) и многое другое.

Средства просмотра и воспроизведения. Обычно для работы с файлами данных их необходимо загрузить их в «родительскую» прикладную систему, с помощью которой они были созданы. Это дает возможность просматривать документы и вносить в них изменения. Но в тех случаях, когда требуется только просмотр без редактирования, удобно использовать более простые и более универсальные средства позволяющие просматривать документы разных типов. В тех случаях, когда речь идет о звукозаписи или видеозаписи, вместо термина просмотр применяют термин воспроизведение документов.

Интегрированные системы делопроизводства. Представляют собой программные средства автоматизации рабочего места руководителя. К основным функция» подобных систем относятся функции создания, редактирования и форматирования простейших документов, централизация функций электронной почты, факсимильной и телефонной связи, диспетчеризация и мониторинг документооборот; предприятия, координация деятельности подразделений, оптимизация административно-хозяйственной деятельности и поставка по запросу оперативной и справочной информации.

Бухгалтерские системы. Это специализированные системы, сочетающие в себе функции текстовых и табличных редакторов, электронных таблиц и систем управления базами данных. Предназначены для автоматизации подготовки первичных бухгалтерских документов предприятия и их учета, для ведения счетов плана бухгалтерского учета, а также для автоматической подготовки регулярных отчетов по итогам производственной, хозяйственной и финансовой деятельности в форме принятой для предоставления в налоговые органы, внебюджетные фонды и органы статистического учета. Несмотря на то что (теоретически все функции, характерные для бухгалтерских систем, можно исполнять и другими вышеперечисленным программными средствами, использование бухгалтерских систем удобно благодаря интеграции разных средств в одной системе.

При решении о внедрении на предприятии автоматизированной системы бухгалтерского учета необходимо учитывать необходимость наличия в ней средств адаптации при изменении нормативно-правовой базы. В связи с тем, что в данной области нормативно-правовая база в России отличается крайней нестабильностью и подвержена частым изменениям, возможность гибкой перенастройки системы является обязательной функцией, хотя это требует от пользователей системы повышенной квалификации.

Финансовые аналитические системы. Программы этого класса используются в банковских и биржевых структурах. Они позволяют контролировать и прогнозировать ситуацию на финансовых, товарных и сырьевых рынках, производить анализ текущих событий, готовить сводки и отчеты.


7. Основы работы с операционной системой Windows

охранить временные данные и перейти к новой программе, которую тоже можно [рерватъ, и так далее. Завершив обработку очередного прерывания, процессор воз-|ращается к последней прерванной задаче.

т.роцессор как бы все время что-то делает, но в то же время ждет внешних преры-аний. Он всегда готов откликнуться на нажатие клавиши клавиатуры, на движе-ме мыши или щелчок ее кнопки, на поступление сигналов через модем и даже на игналы от собственных внутренних часов. Конечно, существуют такие программы, вторые полностью «монополизируют» процессор и не дадут возможности воз-;ействовать на компьютер, пока не завершат свою работу, но таких программ мень-1ИНСТВО. Большинство современных программ рассчитаны на диалоговый режим

)днако для того, чтобы компьютер находился в диалоговом режиме, на нем пред-арительно должна работать какая-то программа (а точнее говоря, система про-рамм), которая обеспечит возможность прерывания процессора, распределит есурсы компьютера между всеми прикладными программами, обеспечит взаимо-ействие разных устройств. Эта система программ должна организовать регуляр-ый опрос клавиатуры, мыши и других устройств, с помощью которых пользова-вль общается с компьютером. Она должна также проследить, чтобы прикладные рограммы не монополизировали работу процессора, и проконтролировать, чтобы аные программы не перепутали свои данные, хранящиеся в оперативной памяти. акая система программ называется операционной системой.

[а самом деле, мы привели лишь ничтожную долю функций, которые выполняет яерационная система, - их гораздо больше, и ниже мы их рассмотрим. Но если хросить, в чем заключается основная функция операционной системы, то можно газать, что это обеспечение диалога между человеком и компьютером. Без опера-ионных систем с компьютерами могли бы работать только очень квалифициро-шные специалисты, как это и было пятьдесят лет назад.

огда мы нажимаем кнопку мыши и видим, что компьютер выполняет какие-то гйствйя, то этим мы обязаны операционной системе. Она находится в режиме зстоянной готовности к внешним событиям. Событий, обрабатываемых опера-ионйойсистемой, великое множество. Среди них события, вызываемые пользо-№елем, программами, оборудованием. Если принтер выдает сигнал о том, что у ях> в лотке кончилась бумага, для процессора это сигнал, а для операционной 1стемы - событие. Процессор ничего не знает о таких внешних устройствах, как интер, и не знает, что делать с их сигналами. В свою очередь операционная сис-|ма знает, что ей делать при наступлении тех или иных событий. В частности, она етвызвать функцию драйвера принтера, предназначенную для остановки печати, жет открыть на экране сообщение, адресованное пользователю, с описанием

еловек воспринимает постоянную готовность операционной системы к обслу-ет colda ™^{й как} Диалоговый режим работы. Она как бы постоянно предла-2й - at"* ^Ы7Пие'^{и мы этим} пользуемся. Основные средства для создания собы-тройст ° ^{Кавиату}Р^{а и} мышь, но к компьютеру можно подключить и другие а. При установке они регистрируются операционной системой, и она

&!,»,,

и функции операционной системы

107

траивается на обработку событий, связанных с ними. Так благодаря операцио- системе компьютер не только готов к диалогу с пользователем, но способен звиваться и совершенствоваться.

яерационная система представляет комплекс системных и служебных программ-i средств. С одной стороны, она опирается на базовое программное обеспече-*е компьютера, входящее в его систему BIOS (базовая система ввода-вывода), с эй стороны, она сама является опорой для программного обеспечения более лсоких уровней — прикладного и служебного. Приложениями конкретной опера-ш системы принято называть программы, предназначенные для работы под пением данной системы.

ровная функция всех операционных систем — посредническая. Она заключается обеспечении нескольких видов интерфейса:

между пользователем и программно-аппаратными средствами компьютера (интер­фейс пользователя);

If. между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно-программный интерфейс);

между разными видами программного обеспечения (программный интерфейс).

? для одной аппаратной платформы, например такой, как IBM PC, существует сколько операционных систем. Различия между ними рассматривают в двух кате-[>иях: внутренние и внешние. Внутренние различия характеризуются методами шзации основных функций. Внешние различия определяются наличием и гшостыо приложений данной системы, необходимых для удовлетворения тех-теских требований, предъявляемых к конкретному рабочему месту.

i интерфейсов пользователя

ерфейс командной строки. По реализации интерфейса пользователя разли-эт неграфические и графические операционные системы. Неграфические операци-ле системы реализуют интерфейс командной строки. Основным устройством равления в данном случае является клавиатура. Управляющие команды вводят в ; комалдной строки, где их можно и редактировать. Исполнение команды начи-: после ее утверждения, например нажатием клавиши ENTER. Для компьюте-|,|К)В платформы IBM PC интерфейс командной строки обеспечивается семейством f операционных систем под общим названием MS-DOS (версии от MS-DOS 1.0 до ■MS-DOS 6.2).

Графический интерфейс. Графические операционные системы реализуют более сложный тип интерфейса, в котором в качестве органа управления кроме клавиа-

„туры может использоваться мышь или иное устройство позиционирования. Работа с графической операционной системой основана на взаимодействии активных и

Пассивных экранных элементов управления.

гивные и пассивные элементы управления. В качестве активного элемента правления выступает указатель мыши — графический объект, перемещение кото-Ьрого на экране синхронизировано с перемещением мыши.


108