Конспект лекций для специальностей 23020165 Информационные системы и технологии, 08080165 Прикладная информатика в экономике Шахты 2011г

Вид материала

Содержание

Акустическая система
Матричный принтер
Струйный принтер
Лазерный принтер
Подключение принтера к персональному компьютеру
Дополнительные устройства вывода информации Графопостроитель (плоттер)
Стерео очки
Принципы построения программного комплекса на базе

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Аудиокарта

Аудиокарта предназначена для воспроизведения и записи музыки и звукового сопровождения программных продуктов. Популярность одной из первых звуковых карт Sound Blaster фирмы Creative привела к тому, что словосочетание Sound Blaster часто применяется и для современных звуковых карт. В настоящее время пользуются популярностью стереофонические и квадрофонические аудиокарты. На рис. 67 представлена современная аудиокарта выполненная на чипе EMU10K1, который поддерживает 3D–звук (объёмный звук), применяемый в домашних кинотеатрах. Данный контроллер имеет возможность подключенияк нему до шести (3 пары) колонок; реализует аппаратный волновой синтез на 64 голоса (64-х голосный цифровой звук), генерирует программно 960 различных голосов. До 32 Мбайт оперативной памяти аудиокарты ипользуется под сэмплы (заготовки звуков). Разъемы внешние: Speaker Out 1, Speaker Out 2, Speaker Out 3 (совмещенный с Digital Out), Line In/Microphone In, Line Out, порт для джойстика; устанавливается в слот PCI. Корректно функционирует в ОС Windows 95/98, Windows NT.

Большинство современных системных плат часто имеют встроенные аудио, видео и др. контроллеры, что позволяет освободить PCI слоты для установки дополнительных устройств, описание которых приводится в конце этой главы. Подключение внешних устройств, взаимодействующих с вычислительной системой, осушествляется через разъёмы, размещаемые непосредственно на системной плате.

Акустическая система

Современные высококачественные акустические системы включают несколько типов излучателей звука:

высокочастотные излучатели (твитеры). Предназначены для воспроизведения звука в самом верхнем диапазоне частот (3000 – 20000 Гц). Мембрана такого динамика изготавливается из жестких материалов (керамика, алюминий, титановый сплав и т.п.), характер излучения имеет наиболее узкую направленность;
среднечастотные излучатели (мидвуферы). Предназначены для воспроизведения звука в среднем диапазоне частот (400 – 5000 Гц). Весь этот диапазон слышим практически каждым человеком, поэтому к качеству таких динамиков предъявляются наиболее жесткие требования;
низкочастотные излучатели (вуферы и сабвуферы). Предназначены для воспроизведения звука в самом низком диапазоне частот (20 – 500 Гц). Этот класс динамиков отличается внушительными размерами – 8”, 10”, 12” или 15”.

У большинства пользователей нет необходимости обеспечивать для ПК качество звука, близкое к качеству аппаратуры звукозаписывающей студии, и их вполне устраивают стандартные колонки, которые выпускаются в двух вариантах исполнения: активные и пассивные. Активные предполагают наличие встроенных блока питания и усилителя. Пассивные обеспечивают только уменьшение уровня сигнала, поступающего с аудиокарты.

ЛЕКЦИЯ 16

Принтер

Печатающие устройства или принтеры (от англ. printer) предназначены для вывода алфавитно-цифровой (текстовой) и графической информации на бумагу или подобный ей носитель.

За довольно короткий срок принтер из простого печатающего устройства, которое тридцать лет назад примитивно стучало через красящую ленту молоточками по бумаге, выводя из огромной ЭВМ столбцы цифр вперемежку с малопонятными словами, превратился в многофункциональный инструмент для документирования текстовой и графической информации как в черно-белом, так и цветном виде.

Наиболее широко в последнее время применяются матричные (игольчатые), струйные и лазерные принтеры.

Матричный принтер

Матричные принтеры (рис. 71) имеют небольшие габаритные размеры, массу и цену и не отличаются высокой производительностью. Качество печати – среднее.

В матричных принтерах изображение формируется из множества точек, оставляемых ударами тупых иголок по красящей ленте. Благодаря этому они могут выдавать на бумагу не только алфавитно-цифровую информацию, но и примитивные рисунки, графики, диаграммы и даже полутоновые изображения. Обычно иголки составлены в вертикальный ряд (в высоту печатаемой строки) в количестве 7 – 24 шт. Они прижимаются к красящей ленте электромагнитом (каждая своим), а отводятся назад пружинками. Печатающий механизм с иголками перемещается равномерно вдоль строки бумаги, обернутой вокруг стального или резинового валика. Красящая лента такая же узкая, как у пишущих машинок, чаще всего помещена в пластмассовую кассету. Бумага может использоваться разная: листовая, рулонная, с отверстиями или без таковых. Повторная печать символа с небольшим смещением иголок улучшает качество изображения, точки становятся почти незаметными. В некоторых матричных принтерах применяется многоцветная лента (3 – 4 цвета), что позволяет разнообразить оформление материалов.

Сейчас матричные принтеры применяются, если необходимо получить сразу множество копий документа «под копирку», если производится печать документов на специфической бумаге (например, для отметки оплаты телефонных переговоров в сбербанке) и, наконец, если печатающему устройству предстоит работать в трудных условиях, таких, как повышенная влажность, запыленность и специфические температурные режимы складов или цеховых помещений. Надежность механики и устойчивость к пыли и вибрации у матричных принтеров самая высокая, что и определяет их применение в экстремальных условиях.

Струйный принтер

Струйные принтеры (рис. 72) имеют небольшие габаритные размеры, массу и цену. Качество печати – достаточно высокое.

Принцип действия струйного принтера основан на том, что жидкая краска непрерывной и очень тонкой струйкой, фактически мелкими капельками, выдавливается из емкости на бумагу. Летящие капли отклоняются электрическим полем, которое управляется процессором. Нетрудно сделать несколько емкостей с красками разных цветов и тем самым обеспечить многоцветное изображение. Получается устройство небольших размеров и достаточно простое. Бумага может применяться разная, но не всякая. К недостаткам стоит отнести затраты времени, необходимые для высыхания краски и невысокую скорость печати. Из-за того, что краска засыхает, принтер требует периодического технического обслуживания.

Цена картриджей для струйных принтеров довольно высока, а ресурс картриджа мал – примерно 400 – 800 копий. Именно это делает невыгодным использование струйного принтера в качестве сетевого печатающего устройства: слишком высокой оказывается стоимость эксплуатации. Струйный принтер на предприятии оправдывает себя лишь в том случае, когда он подключен к локальной машине и используется для печати небольшого количества внутренней документации и бизнес-графики, например иллюстраций к отчету для руководства или диаграмм для доклада. Себестоимость печати страницы в цвете на струйном принтере меньше себестоимости цветной копии, сделанной на лазерном принтере. Только надо помнить, что практически все марки цветных чернил боятся влаги, а значит, отпечаток может быть легко смазан.

Лазерный принтер

Лазерные принтеры (рис. 73) имеют небольшие габаритные размеры и отличаются высокой производительностью. Качество печати – высокое.

Лазерные принтеры – наиболее сложные и дорогие из малогабаритных печатающих устройств.

Принцип их действия основан на известном свойстве – «прилипании» измельченной полимерной краски к статически заряженной полупроводниковой поверхности. В лазерном принтере поверхность цилиндра из полупроводникового материала равномерно по площади заряжается от высоковольтного источника. Затем меняющимся по интенсивности тонким лазерным лучом в нужных местах поверхность разряжается. С помощью специального валика – электромагнитной щетки – пылевидная краска наносится на цилиндр. В тех местах, где заряд остается (луч лазера его не коснулся), пылинки прилипают и вращением цилиндра переносятся на бумагу. Другим электрическим полем, действующим с обратной стороны бумаги, частицы краски перетягиваются на неё. Далее под воздействием мощной лампы краска плавится и впитывается в бумагу. Оставшиеся на цилиндре заряды и краска снимаются разряжающими лампами и скребком.

Луч лазера, формирующий изображение, «бегает» вдоль цилиндра, отражаясь от многогранного зеркала. Цилиндр и зеркало вращаются равномерно, а яркость луча меняется под управлением процессора. Точнее, вспышки луча повторяют распределение бит в специально выделенной памяти, в которой процессором с помощью программ печати нулями и единичками формируется изображение. Размер этой памяти должен быть достаточным для построения полной страницы со всеми деталями. Процесс печати в лазерных принтерах имеет особенность: начатую страницу необходимо допечатать до конца без остановок, в противном случае на ней неизбежно появятся крупные дефекты.

Для корпоративных целей лазерные принтеры предпочтительнее струйных: при практически одинаковой стоимости картриджа его хватает на большее количество копий (2500 – 10000), и себестоимость печатной страницы снижается.

Подключение принтера к персональному компьютеру

Современные принтеры могут подключаться к различным портам персонального компьютера с помощью соответствующих шнуров (как правило, шнур не входит в комплект поставки принтера). Наиболее распространёнными являются варианты подключения к портам: USB или LPT1 (рис. 74). При использовании USB кабеля к принтеру подключается USB–B разъём, а к системному блоку USB–A разъём.

Большинство современных принтеров имеют несколько интерфейсов для подключения (рис. 75) и выбор окончательного варианта предоставляется пользователю.

Дополнительные устройства вывода информации

Графопостроитель (плоттер)

Плоттер – устройство, предназначенное для создания чертежей или других сложных графических документов большого формата. По конструктивному исполнению различают два типа плоттеров: планшетные и рулонные. В планшетных лист бумаги закрепляется на специальном столе, а чертежное перо движется над листом бумаги в двух направлениях, в рулонных каретка с пером движется вдоль опорного вала, к которому прижат лист бумаги и сам вал, при необходимости вычерчивания линий, направление которых отличается от направления движения каретки, продвигает лист бумаги. По принципу формирования изображения плоттеры бывают векторные, в которых изображение формируется в виде комбинаций графических примитивов (отрезков, окружностей, дуг и т.д.), и растровые, в которых изображение формируется из отдельных точек, как на экране монитора или на принтере. В свою очередь растровые принтеры в зависимости от способа фиксации изображения на бумаге делятся на термографические, электростатические, струйные и лазерные. Плоттеры нашли широкое применение в проектно-конструкторских организациях для создания чертежей различного характера. Рулонные плоттеры в силу особенности конструкции гораздо компактнее планшетных, но обеспечивают более низкое качество.

Проектор

Проектор предназначен для проецирования изображения монитора на плоскую (желательно матовую белую) поверхность. Удобство применения проекторов очевидно. Они позволяют передавать на экран многократно увеличенное изображение с минимальными потерями качества, что важно при демонстрации презентационного (учебного) материала для большой аудитории. Современные проекторы (рис. 77) комплектуются пультом дистанционного управления, имеющим функции лазерной указки, устройства управления курсором и управления презентацией. По принципу формирования изображения проекторы подразделяются на LCD-проекторы и DLP-проекторы (DLP – Digital Light Processing). Основу LCD-проектора составляет прозрачная ЖК-матрица, наподобие используемой в ЖК-мониторах. В DLP-проекторе изображение формируется с помощью большого количества поворотных микрозеркал (по 3 на каждый пиксел), которые проецируют на экран свет, излучаемый внутренними источниками трех базовых цветов. Яркость и цвет точки на экране зависит от частоты поворота микрозеркал проектора.

Стерео очки

Стерео очки (рис. 78) позволяют видеть трехмерное изображение в играх и других программах. Для их подключения к ПК требуется монитор с частотой вертикальной развертки не менее 120 Гц и специальный, поставляемый с очками контроллер. Стерео очки могут подключаться и к профессиональным видеокартам, имеющим совместимый с описываемым устройством интерфейс.

ЛЕКЦИЯ 17

Принципы организации многопроцессорных и

многомашинных вычислительных систем

Общие положения

Вычислительная техника в своем развитии по пути повышения быстродействия приближается к физическим пределам. Время переключения электронных схем достигло долей наносекунды, а скорость распространения сигналов в линиях, связывающих элементы и узлы машины, ограничена значением 30 см/нс. Поэтому уменьшение времени переключения электронных схем не позволит существенно повысить производительность ЭВМ. В этих условиях требования практики ( сложные физико-технические расчеты, автоматизированное проектирование сложных объектов, многомерные экономико-математические модели и другие задачи) по дальнейшему повышению быстродействия ЭВМ могут быть удовлетворены

только путем распространения принципа параллелизма на сами устройства обработки информации и создания многомашинных и многопроцессорных вычислительных систем [2,10]. Такие системы позволяют производить распараллеливание во времени выполнение программы или параллельное выполнение нескольких программ. Производство дешевых и небольших по размерам микропроцессоров и микроЭВМ облегчает построение и расширяет область применения многопроцессорных и многомашинных ВС разного назначения.

Многомашинная ВС (ММС) содержит несколько ЭВМ, каждая из которых содержит свою ОП и работает под управлением собственной ОС, а также содержит средства обмена информацией между машинами. Реализация обмена информацией происходит в конечном счете путем взаимодействия операционных систем машин между собой. Это ухудшает динамические характеристики процессов межмашинного обмена данными. Применение ММС позволяет повысить надежность вычислительных установок. При отказе в одной машине, обработку данных может продолжить другая машина. Однако при этом оборудование комплекса используется недостаточно эффективно.

Этих недостатков лишены многопроцессорные системы (МПС). В таких системах процессоры приобретают статус рядовых агрегатов вычислительной системы, которые подобно другим агрегатам, таким, как модули памяти, каналы ввода-вывода, периферийные устройства, включаются в состав системы в нужном количестве. В МПС по сравнению с ММС достигается более быстрый обмен информацией между процессорами (через общую ОП или специализированные высокоскоростные каналы ввода-вывода), и поэтому может быть получена более высокая производительность, более быстрая реакция на ситуации, возникающие внутри системы и в ее внешней среде, и более высокая надежность и живучесть, так как система сохраняет работоспособность, пока работоспособны хотя бы по одному модулю каждого типа устройства.

Принципы построения программного комплекса на базе

локальной вычислительной сети.

Программный комплекс предназначен для организации вычислительного процесса одновременно на нескольких ЭВМ, соединенных между собой локальной вычислительной сетью (ЛВС). Эта группа ЭВМ образует вычислительный кластер, в котором имеется своя ЭВМ - администратор задачи, назовем ее сервером, и подчиненные ей ЭВМ - исполнители (клиенты). Кластер может быть частью общей ЛВС. Для учебных целей все сетевые ЭВМ лаборатории разбиваются на несколько кластеров. Каждый кластер образует рабочее место пользователя. Наличие нескольких кластеров позволяет нескольким пользователям одновременно выполнять свои индивидуальные задания. Программные комплексы кластеров функционируют как прикладные программы ЭВМ, соединенные типовой ЛВС. Структура сети показана на рисунке ниже.

Свободные ПК

Исходная задача предварительно делится на подзадачи, каждая из которых является готовым к выполнению файлом. Язык программирования модуля подзадачи и способ получения ехе-файла может быть любым. Эти файлы передаются администратором задачи (сервером) компьютерам – клиентам. Там они выполняются, после чего результаты передаются компьютеру – серверу данного кластера. Этот процесс может быть многократным. Сервер этого кластера обрабатывает, сохраняет и выводит на экран полученные результаты. Вариант данной структуры предназначен для работы в среде операционной системы MS-DOS и использует сетевой протокол NetBIOS. Для нормальной работы программного комплекса необходимы, помимо самой его оболочки, файлы исполняемых модулей и файлы данных к ним.

На рисунке ниже приведена схема взаимодействия в ЛВС программ пользователей нескольких ЭВМ. На ней показаны следующие элементы .

Сетевая плата – адаптер, который преобразует сигналы СШ в сигналы ЛВС (и обратно).
Драйвер – программа, которая преобразует команды ОС в команды, понятные сетевой плате (и обратно).
IPX.com – программа, которая поддерживает стандартный протокол обмена пользователя с сетевой ОС (NetWare) через операции в ЛВС.
NetBios.exe – программа, которая является сетевой добавкой к ОС типа DOS, установленной на данной ЭВМ.
Программа пользователя - программа, которая использует сетевые команды NetBios для выполнения обмена с программами пользователей других ЭВМ, включенных в ЛВС.

Примечание. Программы пунктов 2 и 3 обычно запускаются автоматически вместе с ОС, программы 5, 4 запускает пользователь.

Экран

Схема взаимодействия в ЛВС программ пользователей разных ЭВМ .

ЛИТЕРАТУРА

Микропроцессорный комплект К1810. Справочная книга / Под ред. Ю.М. Казаринова. М: Высшая школа, 1990. 269 с.
Цилькер Б.Я.,Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем: Учебник для вузов. – СПб.: Питер, 2004.- 668 с.:ил.
Джордейн Р. Справочник программиста персональных компьютеров типа IBM PC, ХТ и АТ. М: Финансы и статистика. 1992, 543 с.
Фролов А.В.,Фролов Г.В. Защищенный режим процессоров Intel 80286, 80386, 80486. Практическое руководство по использованию защищенного режима. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1993. 240с. (Библиотека системного программиста. Т.6).

Blog