Com­modorе(CD ТV), y -цифровой интерактивный видеодиск фирмы Intel (CD

DVI), z - СD для хранения фотографий (Photo-CD).

Запись на CD DA производится однократно выдавливанием прессом углублений на подложке, так что участки перестают отра­жать свет, с последующим напылением лака для за­щиты от повреждений,. Чтение информации производится лучом лазера. Различают 2..64 - скоростные дисководы; 8-скоро­ст­ные, например, имеют скорость вращения CD 8µ150К/С[10] и обеспечивают почти такую скорость обмена информацией, как дисковод винчестерского диска.

В последнее время получили распространение перспективные устройства:

Ø DVD-ROM[11] : односторонние однослойные емкостью 6,7Г (или 4 часа видео) и двухсторонние двухслойные емкостью 17Г;

Ø DVD-RAM[12]: односторонние с золотосодержащей подложкой емкостью 4,7Г; для многократ­ной лазерной записи на такие CD используются устройства, называ­емые CDR.

B

ernulli - накопители на гибких магнитных дисках кассетного типа (емкостью до 150М) работают с использованием аэродинамического эффекта Бернулли, воз­никающего между головками чтения / записи информации и магнитной поверхно­­стью дискета. Накопители Bernulli являются высоконадежными, быстродействую­щими и дорогими устройствами.

F

loptical (магнитооптические) накопители с интерфейсом SCSI на сменных маг­нитных дисках (емкостью 230М..4,6Г) работают с использованием прин­ципа прожигания дорожек (т.н. “серводорожек”) лучом лазера, однако обрабаты­вается информация магнитным способом с помощью т.н. смещенного магнитного поля. Позиционирование головок осуществляется прецизионным линейным двигателем, а плотность записи при этом достигает 1245 tpi (“trackperinch" - дорожек на дюйм). Скорость чтения составляет 1600 К/С, записи - 800 К/С.

 

Рассматриваемые далее внешние периферийные устройства управляются процессо­ром посредством интерфейсных микросхем адаптеров и контролеров. Они подклю­ча­ются к портам (интерфейсам) компьютера: параллельным (они обозначаются LPT1..LPT3)или последовательным (COM1..COM4).

П

ринтер - позволяет выводить текстовые и графические изображения на бума-

гу и представляет собой сложное электромеханическое устрой­ство (рис. 14) с соб­ственной микропроцессорной системой управления, памятью (назы­ва­е­мой бу­фером печати), и постоянным запоминающим устройством. Принтер спосо­бен принимать и накап­ливать 8К..4M данных в буфере и одновремен­но печатать ранее полученную ин­формацию. Персональный компьютер допускает подключение до трех принтеров к портамLPT1..LPT3 по однонаправленному (т.е. то­лько от процессора к принтеру) асинх­рон­­ному (т.е. с подтверждением получения данных и команд) параллельному интер­фейсу с помощью адаптера параллельной связи.

Рис. 14

Принтер характеризуется:

Ø типом (матричный, струйный, лазерный и т.д.);

Ø цветностью (черно-белый или цветной);

Ø разрешающей способностью, которая измеряется в dpi ("dots per inch"- точках на дюйм);

Ø набором встроенных шрифтов;

Ø количеством точек (символов) в строке;

Ø скоростью печати.

Матричные принтеры (например, моделей Epson,Star,Okidata) являются устройствами ударного действия с красящей лентой. Печатающая головка принте­ра представляет собой вертикальный ряд 9..48 игл, ударяющих по бумаге через красящую ленту при движении головки вдоль печатаемой строки. Каждый символ (80..132 символов в строке) печатается в виде матрицы точечных отпечатков, а рисунки - в виде строк точек. При печати в тек­стовом режиме (печати только символов) скорость его со­ставляет 60..8 C на страницу, в графическом (печать рисунков) - 360..120 С на страницу с качеством около 360..600 dpi. Матричные принтеры обычно имеют следую­щие клавиши управле­ния: Power - для включения / выключения питания, On / Off­Line - для переключе­ния режима работы из процессорногов автономный, Form­feed - для смены листа, Linefeed - для перевода на следующую строку и SelectType - для выбора встроен­ного шрифта печати.

Более высокое качество печати достигается при использовании струйных принтеров (например, моделей HP DeskJet,Epson Stylus), которые формируют изображение кап­лями[13] специальных цветных тонеров, выдуваемых дюзами на бумагу. Наиболее распространены четырех красочные принтеры со скоростью печати примерно 20..15Си каче­ством 360..720 dpi.

Лазерные принтеры (например, моделей Xerox,HP LaserJet,Canon) для печати используют принцип ксерографии. Изображе­ние по команде микропроцессора принтера прочерчивается на селеновом барабане лучом лазера, электризуя его. На­­электризованный барабан притягивает частицы цветного тонера из сменного патрона (картриджа), после чего изображение "накатывается" барабаном на бумагу. После теп­ловой обработки краска фиксируется на бумаге. Лазерные прин­теры обеспечивают печать символов и рисунков с типографским качеством: разрешением 1800 dpi и скоростью печати около на страницу при объеме собственной буферной памяти свыше и обширном наборе встроенных и смен­ных шрифтов.

Координатные периферийные устройства-манипуляторы применяются для облегчения ручного ввода/вывода информации за счет быстрого перемещения кур­сора или головки ма­нипулятора по экрану или планшету. К ним относят: "мышь", графопостроитель, трекбол, сенсорную панель, джойстик и т.п.

М

ышь представляет собой двух- или трехкнопочную пластмассовую коро­бо­чу-манипулятор с обрезиненным шариком внизу, соприкасающимся с ков­ри­ком, по которому можно перемещать манипулятор (рис. 15).

Рис. 15 Рис. 16

Манипулятор "мышь" изготавливается следующих модификаций:

Ø механический (угловые перемещения роликовых контактов внутри манипулятора, приводимых в движение вра­щаю­щимся шариком, преобразуются в линейные перемещения кур­сора “мыши” по экрану);

Ø оптомеханический (вра­щение шарика отслеживается оптическими датчиками);

Ø оптический (перемещение мыши по специальному коврику с нанесенной на нем сеткой отслеживается оптическими датчиками, т.е. без механических частей).

Ввод информации осуществляется нажатием кнопок “мыши”: как правило, нажатие левой кнопки воспринимается как нажатие <Enter> клавиатуры, а правой - как <Esc> (средняя кнопка используется редко). Изготавливаются и специальные мыши с количеством кнопок до 40, причем каждой ее кнопке приписывается некоторая команда.

Г

рафопостроитель - устройство для вычерчивания штриховых изображений на бумаге, фотобумаге, фольге и т.п.(рис. 16). Наибольшее распространение получили планшетные графопостроители, в которых изображение наносится на неподвиж­ную бумагу перьями пишущей головки. Головка перемещается шаговым двигателем в декартовом коор­динатном пространстве стола. По конструкции головки различают: перьевые, струйные и лазерные графопостроители различных форматов носителя. Для изображения гладких кривых графопостроитель снабжается ус­тройством-интерполятором. Для грубого и точного ручного управления координатами пера используется несколько встроенных многопозиционных джойстиков[14]. Основные характеристики графопостроителя: тип, формат носителя, цветность, шаг двигателя, наличие встроенных шрифтов и масштабирования.

М

ультимедийным оборудованием (рис. 17) называют совокупность аппаратных средств компьютера для работы с компакт-дисками, видео изображениями и их зву­кового сопровождения : CD-ROM, сканер, видео карту и звуковую карту.

Рис. 17

Сканер устройство для считывания графической и текстовой информации с бумаги и создания в памяти компьютера электронной копии изображения. Изобра­жение считывается многоэлементными фото приемными линейками с использованием протяженного осветителя и объектива.

Сканеры характеризуются:

Ø размером области сканирования (форматы А4, А3,...);

Ø оптическим разрешением (количес­т­вом эле­ментов в фото приемной линейке), составляющим обычно до 4800 dpi);

Ø логическим разрешением (масштабированием), позволяющим увеличивать изображение в 3..4 раза за счет программной интерполяции;

Ø разрядностью представления цвета палитры[15] (глубиной цвета), составляющей

обычно до 36 битов.

Сканер обычно подключается к параллельному порту, но более высокое быстродействие имеют сканеры с собст­венным параллельным интерфейсом SCSI, устанавливаемым в разъем расширения сис­темной платы. Для ввода текстов с помощью сканера применя­ются аппаратные и программные средства оптического распознавания тек­стов (OCR).

Видео карта используется для выполнения видео операций над изображениями. К видео карте могут подключаться: видеокамера (“FotoMan”, “Polaroid” и т.п.), видеомагнитофон, телевизор. Видео карта выполняет следующие операции:

Ø видео компрессия изображения с целью ликвидации избыточных и неизменяемых от кадра к кадру частей изображения, т.е. экономии оперативной памяти при обработке анимационных изображений (сжатие графических образов может достигать 200: 1). Для сжатия подвижных видеоизображении используется два алгоритма : u - внутрикадровое сжатие : алгоритмDVI, например, предусматривает "про­ре­­жи­­вание" изображения за счет запоминания только каждого 4-го пиксела по всем направлениям; это незаметно влияет на качество изображения, но степень сжатия кадра достигает 25 : 1; v - межкадровое сжатие : ключевой фрейм содержит полную информацию кадра, а дельта-фрейм - межкадровые изменения. Для видео ком­прессии используется и фрактальное сжатие на основе систем итеративных функций, имитируемых рекурсивными алгоритмами. Изображение при этом сохраняется не в виде точек растра, а как набор формул; оно может быть масштабировано, в нем можно изменить палитру цветов, причем степень сжатия достигает 10 000 : 1;

Ø видео акселерация, выполняемая за счет ускоренной обработки изображения встроенным специализированным микропроцессором;

Ø захват кадра видеоизображения, сохранение его в памяти, на винчестере и показ в окне монитора с помощью специализированного устройства frame-grabber;

Ø ввод и захват видеопоследовательности (фильма) с помощью устройства capture-player;

Ø работа в телевизионном частотном диапазоне и обработка теле сигнала (в т.ч.

телетекста) с помощьюTV- тюнера, отображение телепрограмм на дисплеес помощью преобразователя сигналов TV-VGAииспользование телевизора в качестве монитора с помощью TV-выхода;

Ø воспроизведение последовательностей видеоизображении, записанных наCD, с помощью MPEG-плейеров(длительность воспроизведения составляет примерно

74 минуты со стереозвуком).

Звуковая карта (например, Yamaha, Roland) предназначена для воспроизве­дения звука, ввода звука с мик­рофона, записи на аудиокассету и манипуляций со звуком с помощью компьютера. Звук - колебания воздуха частотой 16..25000 Гц. Запись звуков производится с помощью аналого-цифрового преобразователя. Ме­лодия (аналоговый сигнал) раскладывается на звуки (цифровые сигналы) с часто­той дискретизации44,1 Кгц (44100измерений звука в секунду). На цифровое коди­рование каждого звука испо­льзуется 1..2 байта. Мелодии "сжимаются" и записыва­ются в цифровом виде. Воспроизведение производится цифроаналоговым преобра­зователем через акустические системы. Звуковая карта, как правило, комплектуется микрофоном, синтезатором звука, динамиками и работает в full duplex-режиме одновремен­ной записи и воспроизведения звуков. Различают 8, 16-разряд­ные звуковые карты (по количеству битов на кодирование каждого звука), стерео карты. и карты 3D-Sound с трехмерным звуком (по звуковым эффектам). Звуковые кар­ты также комплектуютсяMIDI-синтезатора­ми[16] звука с электронным моделиро­ванием звуков и полифонией. MIDI с частотным синтезом (FM) генерируют звучание какого-либо инструмента наложением 4чис­­тых тонов-волн, что безусловно не­достаточно, так как реальное количество обер­тонов мелодий измеряется сотнями. MIDI с табличным синтезом (wave-table) хранит звучание одного тона каждого инструмента, а остальные тоны синтезирует по его образцу; они дороже, но качественней FM. Бытовая звуковая карта обычно обеспечивает 32-го­лосную полифонию, имеет RAM с 350..700 акустическими выборками для различных инструментов, в т.ч.: 200..550 - для мелодичных инструментов, 20..100 - для ударных и 20..50 - для цифровых эффектов.

 

С

триммер - устройство для хранения информации на кассетных магнитных

лентах емкостью примерно 20Г(рис. 18, слева).

Рис. 18

Он поддерживает "сжатие" информации при­мерно в 2 раза и используется для архивирования (долговременного хранения) информации винчестеров и ее восстановления. В последнее время стримеры вытесняются мобильными ZIP-накопите­лями(см. рис. 18, справа), которые подключаются к одному из параллельных портов и способны архивировать до информации на специальных ZIP-дискетах .

 
 

 

 


 

 

С

етью компьютеров называют совокупность аппаратных и программных средств, позволяющую организовать связь компьютеров с целью : обмена информацией, совместного использования программ, распределенной обработки данных и рационального совместного использования вычислительных ресурсов (дискового пространства, принтеров и т.п.).

Компьютерные сети характеризуются: топологией, количеством подключае­мых рабочих станций-абонентов, типом шины (ISA,PCI,VESA) и методами дос­тупа (Ethernet, Arcnet, Token Ring).

Компьютеры подключаются к сети посредством плат сетевых адаптеров. Компьютеры, используемые в качестве управляющих центров сети, называют серверами, а компьютеры, работающие под управлением серверов, - рабочими станциями. Способ объединения компьютеров в сеть называют тополо­гией сети.

Топология “звезда” (рис. 19) , согласно методу обмена Arcnet, предусматривает присоединение каждой рабочей станции отдельным кабелем с помощью сетевого адаптера к объединяющему устройству-концентратору (Hub). Один из компьютеров создает специальный маркер-сообщение, который по­следо­вательно передается от одного компьютера к другому. Если станция желает передать сообщение другой станции, она должна дождаться маркера и добавить к нему сообщение, дополненное адресами отправителя и назначения. Когда сообще­ние дойдет до

Рис. 19

станции назначения, оно будет "отцеплено" от маркера и передано станции. Эта

 

топология не является наилучшим решением, т.к. выход из строя сер­вера парализует работу всей сети. Однако в сети такой топологии легко искать неисправ­ности.

Топология “кольцо” (рис. 20), согласно методу обмена Tocken-Ring, предус­- Рис. 20

мат­ривает передачу данных по сети от рабочей станции к соседней рабочей станции как бы по эстафете. Если рабочая станция получает сообщение (сообщение вклю­чает адрес станции-отправителя и адрес станции назначения), предназначенное для нее, сообщение удаляется из кольца, если нет - она передает его дальше по кольцу. Этот метод напоминает Arcnet, так как тоже использует маркер, передаваемый от одной станции к другой, однако имеется дополнительная возможность назначать разные приоритеты разным рабочим станциям. Выход из строя любой рабочей станции нарушает работу всей сети.

В топологии “общая шина” (рис. 21), согласно методу обмена Ethernet, все

 

Общая шина Репитер

Рис. 21

 

со­общения, посылаемые рабочими станциями, принимаются всеми остальными або­нентами сети. Та рабочая станция, которой предназначено сообщение, принимает его, а остальные игнорируют. Надежность такой топологии выше, т.к. выход из строя отдельных рабочих станций не нарушает работоспособности сети вцелом. Поиск неисправностей в кабеле затруднен. В случае обрыва кабеля работоспособ­ность сети вцелом нарушается.

Компьютерные сети типовой топологии с ограниченной протяженностью называются локальными (LAN- Local Area Network). Допускается объединение нескольких локальных сетей с различной тополо­гией в единую сеть древовидной топологии с помощью т.н. мостовмежду серверами; в таком случае компьютерные сети называют глобальными (WAN - Wide Area Network).

Для организации сети требуется специальное оборудование:

Ø сетевые адаптеры для организации обмена данными (обычно 32-битовые с буферной памятью и ROM под раз­личные архитектуры информационных шин: ISA, EISA, Microchannel) для каждой рабочей станции;

Ø коаксиальный, оптоволоконный кабель или витая пара для передачи данных ме­жду рабочими станциями;

Ø концентратор - устройство с 4..24 портами для подключения кабелей и ретран­сляции поступающих сообщений по всем направлениям, кроме источника (концен­тратор комму­та­торного типа ретранслирует сообщения только адресату);

Ø трансивер для подключения рабочей станции к коаксиальному кабелю;

Ø репитер для физического разделения сети на сегменты (длина сегмента не более 500 метров) и восстановления данных, передаваемых от сегмента к сегменту;

Ø терминатор - заглушка для завершения сегмента сети (N, BNC);

Ø коннекторы - соединители кабеля (N, N-Barrel, DIX, BNC, BNC-Barrel);

Ø модемы.

М

одем - устройство сопряжения, преобразующее цифровые сигналы в анало-

говые и обратно для передачи их по линиям связи аналогового типа (рис. 22). Наиболее часто адаптер последовательной асинхронной связи, передаю-

Рис. 22

щий каждый байт "бит-за-битом", используется для организации обмена инфор­ма­цией между компьютерами с использованием телефонных линий связи. В этом случае внеш­ним устройством является специальный аппаратный узел - модем (мо­дулятор /демодулятор). Модулятор передающей стороны преобразует последо­ва­тельность битов цифрового сигнала, поступающую от адаптера последовате­льной

связи, в аналоговые сигналы акустической частоты. Аналоговые сигналы передаются по телефонному кабелю или преобразуются в радиосигнал (в радиомодемах). На принимающей стороне демодулятор преобразует аналоговый сигнал в цифровой код, который и передается на вход адаптера. Модем - сложное техническое ус­тройство, позволяющее пользоваться так называемой электронной поч­той, способное набирать номер телефона, заданный компьютером, повторять эту процеду­ру автоматически, буферизовать информа­цию, реализовывать функции автоответчика и т.п. В настоящее время широко распространена разновидность мо­дема, объединенного с аппаратом факсимильной связи в так называемый факс-модем (нап­ри­мер, модели US Robotics Sportser). Важными характеристиками модема являются: обеспечиваемая им скорость обмена информацией (измеряется в "bps" - bits per second, т.е. битах в секунду и обы­чно составляет 14400..56000 bps), и формат слова, опреде­ляюще­го количество битов для кодирования передаваемого символа.

Компьютерные сети работают под управлением специализированных сетевых операционных системWindows'95, Microsoft Windows for Workgroups, Novell NetWare, Windows NT Workstation, Unix и т.п. Существует два подхода к построению сетей с точки зре­ния организации сетевого программного обеспечения: сети сцентрализованным управлением иодно-ранговые сети.

В сети с централизованным управлением выделяются один или несколько компьютеров (файл-серверов), управляющих обменом данными в сети. На файл-сервере устанавливается специальная мультизадачная операционная система, ис­по­льзующая защищенный режим работы микропроцессора. Диски выделенных компь­ютеров и их принтеры доступны рабочим станциям, но станции не могут ис­по­ль­­зовать диски других станций. На рабочих станциях устанавливается специальное программное обе­спечение, называемое сетевой оболочкой. Это обеспечение работает в среде той опе­ра­ционной системы, которая функционирует на станции.

Одно-ранговые сети не содержат в своем составе выделенных серверов. Фун­к­­ции управления сетью передаются по очереди от одной рабочей станции к другой. Станции имеют доступ к дискам и принтерам других рабочих станций.

К прочему сетевому программному обеспечению относят:

Ø электронную почту (обеспечивает доставку файлов, голосовых, факсимильных и др. сообщений от одних пользователей к другим);

Ø средства удаленного доступа (позволяют подключиться к сети с помощью мо­дема);

Ø средства групповой работы (для организации документооборота на предприя­тии, телеконференций и т.п.);

Ø программы резервирования (для создания резервных копий программ и данных на сервере и рабочих станциях с целью повышения надежности хранения информа­ции);

Ø средства управления ресурсами сети.

Наиболее широко распространена распределенная глобальная мировая сеть Internetсо следующими возможностями:

Ø электронная почта (e-mail);

Ø телеконференции (Telnet);

Ø служба новостей BBS (Bulletin Board System), которая рассылает новости в виде электрон­ных писем подписчикам с классификацией по темам);

Ø файловые FTP серверы - хранилища данных, которые можно получить по за­просам;

Ø служба поиска, которая позволяет найти нужный документ по ключевым словам или другим характеристикам;

Ø всемирная паутина WWW- распределенная база гипертекстовых документов (гипертекст - страничный справочник со ссылками в тексте, указав на которые мы­шью можно получить сведения об указанном объекте); WWWобслуживается про­граммами просмотра Web-броузерами и маршрутизаторами (устройствами, автома­тически выбирающими оптимальный маршрут для обмена данными между двумя компьютерами сети).

Cуществует несколько способов подключения абонента к Internet :

Ø почтовое (только для пользования e-mail);

Ø терминальное (для пользования e-mail, Telnet, FTP, WWW);

Ø сеансовое (для временного подключения компьютеров к серверу по телефонной линии методом "до звона");

Ø полное (для работы со всеми возможностями Internet в локальной компьютерной сети, подключенной к Internet по выделенной линии).


[1] computer- в переводе с анг­лий­ского означает “вычислитель

[2] числовое или символьное, в определенной знако­вой системе

[3] "под­клю­чил и играй", т.е. с автоматической настройкой параметров

[4] типа RAM,DRAM (RAM компьютера); VRAM (RAM видео акселератора); WRAM (Windows RAM)

[5] такая память потребляет мало энергии при работе

[6] параллельных линий переноса данных по шине

[7] например, нажатие клавиши на клавиатуре

[8] степень интеграции в одном кристалле составляет свыше 8,8 млн. транзисторов

[9] на­­­звание “винчестер” происходит от со­поставления емкости первого такого накопи­теля информации 2·30 М с калибром 2·30 двуствольной винтовки фирмы “Win­chester” его первого пользователя, кото­рый был заядлым охотником

[10] в восемь раз больше, чем у проигрывателя аудиоCD

[11] допускающие выполнение операции чтения

[12] допускающие выполнение операций чтения / записи / перезаписи

[13] используются пьезоэлектрическая и пузырьковая технологии формирования капель

[14] джойстик - устройство, преобразующее угловые перемещения рычага в декартовы координаты

[15] для цветных сканеров

[16] MIDI (Musical Instrument Digital Interface) - унифицированный аппаратный цифровой интерфейс музыкальных инструментов