Накопители на магнитной ленте

Накопители на магнитной ленте были первыми ВЗУ вычислительных машин- В универсальных ЭВМ широко использовались и используются накопители на бобинной магнитной ленте, а в персональных ЭВМ - накопители на кассетной магнитной ленте.

Кассеты с магнитной лентой (картриджи) весьма разнообразны: они отличаются как шириной применяемой магнитной ленты, так и конструкцией. Объемы хранимой на одной кассете информации постоянно растут. Так, емкость картриджей первого поколения, содержащих магнитную ленту длиной 120 м, шириной 3,81 мм с 2 - 4 дорожками, не превышала 25 Мбайт; в конце 80-х гг. появились картриджи с большей плотностью записи на ленте шириной четверть дюйма (Quarter Inch Cartridge) (стандарты QIC - 40/80); первые такие картриджи были выпущены фирмой ЗМ - кассеты DC300 емкостью 60 - 250 Мбайт (поэтому этот стандарт часто называют стандарт ЗМ); последние модели картриджей (стандарт QIC 3010-3020) имеют емкость 340, 680 и даже 840-1700 Мбайт и более (стандарт QIC ЗОЮ - 3020 Wide, увеличивший ширину магнитной ленты до 0,315 дюйма). При сжатии данных может быть достигнута еще большая емкость, например, НКМЛ Conner CTD 8000 имеет емкость 8 Гбайт, Sony DDS-2 -16 Гбайт при трансфере 250 Кбайт/с.

Лентопротяжные механизмы для картриджей носят название стриммеров - это инерционные механизмы, требующие после каждой остановки ленты ее небольшой перемотки назад (перепозиционирования). Это перепозиционирование увеличивает и без того большое время доступа к информации на ленте (десятки секунд), поэтому стриммеры нашли применение в персональных компьютерах лишь для резервного копирования и архивирования информации с жестких дисков и в бытовых компьютерах для хранения пакетов игровых программ.

Скорость считывания информации с магнитной ленты в стриммерах также невысока и обычно составляет около 100 Кбайт/с. НКМЛ могут использовать локальные интерфейсы SCSI.

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАПОМИНАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Итак, персональные ЭВМ имеют четыре иерархических уровня памяти: микропроцессорную память, регистровую КЭШ-память, основную память, внешнюю память. Две важнейшие характеристики (емкость памяти и ее быстродействие) указанных типов памяти приведены в табл. 4.8.

Примечание.Быстродействие МПП, КЭШ-памяти и ОП измеряется временем обращения tобр к ним (сумма времени поиска, считывания и записи информации). а быстродействие ВЗУ - двумя параметрами: временем доступа tд (время поиска информации на носителе) и скоростью считывания Vсч (скорость считывания смежных байтов информации подряд - трансфер).

Таблица 4.8. Сравнительные характеристики запоминающих устройств.

Тип памяти Емкость Быстродействие
МПП Десятки байт tобр=0,001 - 0,004 мкс
КЭШ-память Сотни килобайт tобр=0,002 - 0,005 мкс
ОП ОЗУ ПЗУ Единицы- десятки мегабайт Сотни килобайт tобр=0,07 - 0,1 мкс tобр=0,07 - 0,2 мкс
ВЗУ НЖМД НГМД CD-ROM Сотни мегабайт - единицы гигабайт Единицы мегабайт Сотни мегабайт - единицы гигабайт tд=7-30 мс Vсч=500-3000 Кбайт/с tд=50-100 мс Vсч=40-100 Кбайт/с tд=15-300 мс Vсч=150-1500 Кбайт/с

Примечание. Общепринятые сокращения: с - секунда, мс - миллисекунда, мкс - микросекунда, нс - наносекунда;

1с = 103 =106 мкс=109-нс.

Микропроцессорная память была кратко рассмотрена в подразделе 4.3

ОСНОВНЫЕ ВНЕШНИЕ УСТРОЙСТВА ПК

Клавиатура

Видеотерминальные устройства

Принтеры

Сканеры

КЛАВИАТУРА

Клавиатура - важнейшее для пользователя устройство, с помощью которого осуществляется ввод данных, команд и управляющих воздействий в ПК. На клавишах нанесены буквы латинского и русского алфавитов, десятичные цифры, математические, графические и специальные служебные знаки, знаки препинания, наименования некоторых команд, функций и др. В зависимости от типа ПК назначение клавиш, их обозначение и размещение могут варьироваться.

Чаще всего клавиатура содержит 101 клавишу, но встречаются еще и старые клавиатуры с 84 клавишами и новые, удобные для использования в системе Windows клавиатуры со 104 клавишами. Имеются клавиатуры со встроенными манипуляторами типа "трекбол" (Track Ball) и др.; появилось сообщение фирмы Data Hand System о разработке экономичной, сокращающей движения руки 5-клавишной клавиатуры: четыре клавиши для ввода букв и цифр и одна клавиша манипулятора. Каждая клавиша имеет пять направлений движения: влево, вправо, вперед, назад и вниз. При работе кисть руки удобно лежит в специальном углублении, а клавишами управляют лишь кончики пальцев.

Типичная адаптированная под русский алфавит клавиатура ПК IBM PC, содержащая 101 клавишу, показана на рис. 4.11.

Рис. 4.11.Типовая клавиатура IBMPC с русским алфавитом

Все клавиши можно разбить на следующие группы:

  • буквенно-цифровые клавиши, предназначенные для ввода текстов и чисел;
  • клавиши управления курсором; эта группа клавиш может быть использована также для ввода числовых данных, просмотра и редактирования текста на экране;
  • специальные управляющие клавиши: переключение регистров, прерывание работы программы, вывод содержимого экрана на печать, перезагрузка ОС ПК и др.;
  • функциональные клавиши, широко используемые в сервисных программах в качестве управляющих клавиш.

Буквенно-цифровые клавиши занимают центральную часть клавиатуры.

Расположение букв и цифр на клавишах соответствует расположению их на клавиатуре пишущей машинки. Латинские буквы на клавиатуре расположены по стандарту QWERTY, названному так по последовательности первых шести букв в верхнем ряду буквенной клавиатуры.

Для русского алфавита размещение буквенно-цифровых клавиш соответствует расположению клавиш на пишущих машинках с русским шрифтом - стандарт ЙЦУКЕН (первые шесть букв в верхнем ряду буквенной клавиатуры).

Для обеспечения ввода с клавиатуры русских букв необходим соответствующий драйвер, который должен быть предварительно загружен в оперативную память и оставаться в ней резидентно.

Переключение клавиатуры в режим ввода русских букв (символов кириллицы) и обратный переход на ввод латинских букв осуществляются нажатием одной или двух специальных клавиш: для разных драйверов по-разному, но чаще всего <Ctrl> или <Shift>.

Для буквенно-цифровых клавиш существует понятие регистра, т.е. режима их использования.

Имеются две пары регистров: верхний/нижний и латинский/русский.

  • На верхнем регистре вводятся прописные (заглавные) буквы, а на нижнем - строчные (маленькие), а также специальные символы и цифры, помещенные соответственно на верхней и нижней части клавиши.
  • На русском регистре вводятся символы кириллицы, а на латинском - латиницы. Регистры могут использоваться в различных сочетаниях, например верхний латинский, нижний русский и т.п.

Выбор режима нижний/верхний производится при помощи клавиши <Caps Lock> (Capitals Lock - фиксация прописных букв) и <Shift> (Shift - сдвиг, замена). Клавиша <Caps Lock> закрепляет режим ввода прописных или строчных букв. В режиме прописных букв светится индикатор Caps Lock в верхней правой части клавишной панели. Клавиша <Shift> изменяет режим клавиатуры на противоположный, пока она нажата. Клавиша <Space> вводит пробел в строку символов.

Клавиши управления курсором расположены в правой части панели клавиатуры. Для удобства работы они продублированы и состоят из трех групп:

  • малая цифровая клавиатура;
  • клавиши просмотра текста на экране и его редактирования;
  • клавиши управления курсором.

Клавиши малой цифровой клавиатуры могут быть использованы в двух режимах:

∙в режиме управления курсором;

∙в режиме ввода цифр, знаков математических операций и точки.

Выбор режима производится при помощи клавиш <Num Lock> (Number Lock - фиксация цифр) и <Shift>, Клавиша <Num Lock> закрепляет режим ввода цифр, a <Shift> изменяет режим клавиатуры на противоположный, пока она нажата.

В режиме ввода цифр, математических знаков и точки светится индикатор Num Lock в верхней правой части клавишной панели, клавиши имеют следующее назначение:

Клавиша Назначение   Клавиша Назначение
+ Сложение   / Деление
- Вычитание   . Ввод точки
* Умножение   0-9 Ввод соответствующих цифр

Курсором называется символ (обычно это узкий мерцающий прямоугольник или жирная черта), указывающий позицию на экране дисплея, в которой будет отображаться очередной выведенный на экран символ.

Назначение клавиш в режиме управления курсором:

Клавиша Назначение
‹— Перемещение курсора влево на одну позицию при кратковременном нажатии; при длительном нажатии курсора перемещается влево непрерывно
^ | Перемещение курсора вверх на одну позицию при кратковременном нажатии; при длительном нажатии курсор перемещается вверх непрерывно
—› Перемещение курсора вправо на одну позицию при кратковременном нажатии; при длительном нажатии курсор перемещается вправо непрерывно
  Перемещение курсора вниз на одну позицию при кратковременном нажатии; при длительном нажатии курсор перемещается вниз непрерывно
Home Перемещение курсора в первую позицию строки (Home- домой)
End Перемещение курсора в последнюю позицию строки (End- конец)
PgUp Перемещение по тексту в направлении его начала на одну страницу (обычно на 25 строк), т.е. возврат на одну страницу (Page Up- страница вверх)
PgDn Перемещение по тексту в направлении его конца на одну страницу, т.е. продвижение вперед на одну страницу (Page Down -страница вниз)
Ins Переключение клавиатуры из режима замены в режим вставки и обратно; в режиме вставки каждый вновь введенный символ помещается перед символом, на который указывает курсор; часть же строки, расположенная правее курсора, сдвигается на одну позицию вправо (Insert √ вставить)
Del Удаление на экране указанного символа; при этом часть строки, расположенная правее курсора, сдвигается на одну позицию влево, исключая разрыв строки (Delete - удалить)

Специальные управляющие клавиши (их называют также служебными), расположенные вокруг группы алфавитно-цифровых клавиш:

Клавиша Назначение
Esc Отмена каких- либо действий и/или выхода из программы, подменю и т.п. ( Escape - выход, переход)
Ctrl Клавиша используется совместно с другими клавишами, изменяя их действия ( Control - управление)
Alt Клавиша используется совместно с другими клавишами, изменяя их действия ( Alter -изменять)
Enter Клавиша ввода информации и возврата каретки, служит для завершения ввода очередной строки информации ( Enter - ввода)
Backspace Возврат на одну позицию по экрану влево с удалением предыдущего символа ( Backspace - пробел назад)
Tab Перемещение курсора вправо на задаваемое по запросу количество позиций или перемещение, заранее предопределенное выполняемой программой ( Tabulation - табуляция)
Shift Клавиша смены регистра ( Shift - сдвиг)
Print Scrn Распечатка на принтере информации, выведенной на экран ( Print Screen - печать экрана)
Caps Lock Фиксация прописных/ строчных букв ( Caps Lock - фиксация прописных букв)
Num Lock Фиксация режимов работы малой цифровой клавиатуры ( Number Lock - фиксация цифр)
Scroll Lock Переключение режима вывода на экран дисплея; при включении прокрутки светится соответствующий индикатор в верхней правой части панели ( Scroll Lock - фиксация прокрутки)
Pause/ Break Прерывание ( приостановка) выполнения программ и процедур, например вывода информации на экран; для продолжения выполнения приостановленной программы нужно нажать любую клавишу (Pause/ Break - пауза/прерывание)

Некоторые важные специальные комбинации клавиш (клавиши нажимаются одновременно):

Клавиша Назначение
Ctrl+Alt+Del Перезагрузка DOS
Ctrl+Break Прекращение работы выполняемой программы
Ctrl+C Прекращение работы выполняемой программы
Ctrl+Num Lock Приостановка выполнения программы
Ctrl+S Приостановка выполнения программы

Функциональные клавиши <F1>-<F12> размещены в верхней части клавиатуры, Эти клавиши предназначены для различных специальных действий; они программируются и для каждого программного продукта имеют свое назначение (в принципе программироваться могут и некоторые специальные клавиши).

В большинстве программ принято, что клавиша <F1> связана с вызовом подсказки. При входе в программу по <F1> выдается общая подсказка с кратким описанием вариантов функционирования программы и назначением функциональных клавиш в ней. При работе с программой по <F1> выдается контекстно-зависимая подсказка, т.е. подсказка по тому режиму, по той функции, которая программой реализуется в данный момент.

Блок клавиатуры в профессиональных ПК конструктивно выполнен автономно от основной платы компьютера и кроме клавиатуры содержит контроллер клавиатуры, состоящий из буферной памяти и схемы управления. Он подключается к основной плате с помощью 4-проводного интерфейса (линии интерфейса используются для передачи соответственно тактовых импульсов, данных, напряжения питания +5 вольт и нуля).

Контроллер клавиатуры осуществляет:

∙ сканирование (опрос) состояния клавиш;

∙ буферизацию (временное запоминание) до 20 отдельных кодов клавиш на время между двумя соседними опросами клавиатуры со стороны МП;

∙ преобразование кодов нажатия клавиш (scan-кодов) в коды ASCII с помощью хранящихся в ПЗУ программируемых системных таблиц драйвера клавиатуры;

∙ тестирование (проверку работоспособности) клавиатуры при включении ПК.

При нажатии и отпускании клавиши в буферную память контроллера клавиатуры поступает код нажатия или отпускания (соответственно 0 или 1) в седьмой бит байта и номер клавиши или ее scan-код в остальные 7 бит байта. При поступлении любой информации в буферную память посылается запрос на аппаратное прерывание, инициируемое клавиатурой. При выполнении прерывания scan-код преобразуется в код ASCII, и оба кода (scan-код и ASCII-код) пересылаются в соответствующее поле ОЗУ машины. При этом по наличию кода отпускания проверяется, все ли клавиши отпущены в момент нажатия следующей клавиши (это необходимо для организации совместной работы с клавишами <Shift>, <Ctrl> и <Alt>).

Контроллер клавиатуры организует и автоматическое повторение клавишной операции: если клавиша нажата более 0,5 с, то генерируются повторные коды нажатия клавиши через регулярные интервалы так, как если бы вы клавишу нажимали повторно.

Примечание. Любой ASCII-код может быть введен с клавиатуры путем набора на малой цифровой клавиатуре (справа на рис. 4.11) десятичного кода, равного 16-ричному ASCII-коду, с одновременным нажатием (и удержанием на время набора) клавиши <Alt>, Таким образом можно ввести любой управляющий символ и символ псевдографики, показанный в таблице ASCII-кодов (см табл. 4.3). как на экран дисплея, так и в ПК. Например, для ввода символа ¯ следует держать нажатой клавишу <А1t> и набрать число 25. после отпускания клавиш на экран выведется символ .