Технические средства информатизации

Министерство образования и науки Кыргызской Республики

Международный Узгенский институт технологии и образования

имени академика Б. Мурзубраимова

Кафедра «Естественно технические науки»

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

По дисциплине: Технические средства информатизации

Специальность: Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем

Узген - 2022

Министерство образования и науки Кыргызской Республики

Международный Узгенский институт технологии и образования

имени академика Б. Мурзубраимова

Кафедра Естественно технические науки

Согласовано инспектором по метод Рассмотрено заседании УМС УКТО

работе__________________ ___________________

«____» ____________ 202_г. «_____» _________ 202_г.

Согласовано с выпускающими кафедрами:

№ п/п	Кафедра	Ф.И.О. зав. кафедрой	Подпись
1	ЕТН

Учебно-методический комплекс

по дисциплине «Технические средства информатизации»

для студентов обучающихся по специальности (направлению), ПОВТАС

Форма обучения – очная

Распределение объема учебной нагрузки по учебному плану:

Специальность	Сем.	Кр.час	Всего	Ауд	Лек.	Прак.	КР	СРС	Экз.	Зач.
230109 Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем					30	30

«Утверждено»

на заседании кафедры «ЕТН»

Протокол № ___ от « ___ »_____________ 2022г.

Зав.каф. _____________________ Подпись

УМК разработала:______________ преп. Калчаева З.И.

Узген – 2022

Аннотация дисциплины

Программа учебной дисциплины «Технические средства информатизации» предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника по специальностям Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем среднего профессионального образования и является единой для всех форм обучения, а также для всех типов и видов образовательных учреждений, реализующих основные профессиональные образовательные программы среднего профессионального образования.

Программа служит основой для разработки рабочей программы учебной дисциплины в образовательном учреждении.

Учебная дисциплина ««Технические средства информатизации» является

общепрофессиональной дисциплиной, формирующей базовый уровень знаний для освоения специальных дисциплин. В результате изучения дисциплины специалист должен:

Знать:

- основные конструктивные элементы средств вычислительной техники;

- периферийные устройства вычислительной техники;

- нестандартные периферийные устройства.

Уметь:

- выбирать рациональную конфигурацию оборудования в соответствии с решаемой задачей;

- определять совместимость аппаратного и программного обеспечения;

- осуществлять модернизацию аппаратных средств.

Владеть:

- профессиональной терминологией;

- знаниями о предмете «Технические средства информатизации»;

- навыками выполнения работ по комплектованию настройке и техническому обслуживанию

компьютерной техники и периферийных устройств.

Пререквизиты

Основы информатики и вычислительной техники.

Постреквизиты

1. Информационные технологии в профессиональной деятельности

2. Компьютерная графика

3. Интернет технологии

Цели:

- ознакомить студентов с задачами дисциплины «Технические средства информатизации», и ее местом в учебном процессе.

- ознакомить с назначением технических средств информатизации. Рассмотреть тенденции информатизации современного общества.

- воспитание информационной культуры учащихся, внимательности, аккуратности, дисциплинированности, усидчивости.

- развитие познавательных интересов, навыков самоконтроля, умения конспектировать.

Содержание курса

№	Наименование тем	часы
		лекции	практика
1	Классификация технических средств информатизации	2	2
2	Системная плата ПК. Основные компоненты. Форм фактор. Система прерываний.	2	2
3	Интерфейсы. Параллельные и последовательные порты. Шины, порты, слоты, разъёмы.	2	2
4	Характеристики процессоров.	2	2
5	Архитектура памяти компьютера. Режимы и технологии. Характеристика ОЗУ и КЭШ-памяти.	2	2
6	Дисковая подсистема компьютера. Утилиты обслуживания	2	2
7	Обзор основных современных моделей SSD и SSHD. Магнитооптические накопители, стримеры, флэш-диски.	2	2
8	Видеоподсистема ПК. Мониторы на ЭЛТ, ЖК. Технические характеристики, энергосбережение. Основные производители.	2	2
9	Акустическая система ПК. Основные компоненты АС. Принцип работы и тех-характеристики звуковых карт, акустических систем.	2	2
10	Классификация устройств вывода информации на печать. Принцип работы и технические характеристики. Параметры работы ПУ.	2	2
11	Манипуляторы. Принцип работы и тех-характеристики клавиатуры, мыши, джойстика, трекбола, дигитайзера.	2	2
12	Параметры работы манипуляторных устройств ввода информации. Настройка параметров работы клавиатуры, мыши	2	2
13	Классификация сканеров и МФУ. Принципы формирования изображения.	2	2
14	Плоттеры (графопостроители). Виды, назначение и принципы работы. Ризографы. Уничтожители бумаг, коммутаторы связи.	2	2
15	Назначение и краткая характеристика сетей и сетевого оборудования: кабельная система, сетевые адаптеры, концентраторы, мосты и коммутаторы, принт-серверы.	2	2
	Всего:	30	30

Лекция №1 Классификация технических средств информатизации

Применяемые технические средства в значительной степени одинаковы для разных предметных областей, что позволяет говорить о возможности их классификации. Попытки систематизации технических средств информатизации предпринимались и ранее. Предложить единую для всех систему классификации пока не удалось, из-за значительного отличия этих средств друг от друга по параметрам, областям применения, разнообразию фирм изготовителей, появлению всё более новых технических средств, включающих в себя несколько видов, отличающихся по принципу действия и т.п. Поэтому для изучения данной проблемы предлагается рассмотреть некоторое условное их деление.

Практически любые технические средства по назначению можно разделить на универсальные для использования в различных областях применения и специальные, созданные для эксплуатации в специфических условиях или сферах деятельности, например, в сложных климатических условиях, в информационных центрах и др. В большинстве случаев используются универсальные технические средства, применение которых снижает финансовые затраты на снабжение расходными материалами и ремонт, позволяет использовать типовые решения, облегчает их освоение, эксплуатацию и др.

Ранее предлагалось деление технических средств информационной деятельности по принципу действия на следующие группы: механические, электромеханические, электрические, электронные, фотооптические и пневматические.

Эта классификация не устарела и ныне, хотя она не учитывает такие технические средства как копировально-множительная техника, аудиовизуальные и мультимедийные средства и др. Следует отметить, что некоторые технические средства содержат различные (смешанные) по принципу действия устройства или, являясь одинаковыми по назначению (пишущая машинка), одновременно относятся к различным группам, поэтому однозначно их разделять не всегда оказывается возможным. Постоянно появляются новые технические средства информатизации. В то же время классификация позволяет сформировать представление о разнообразии видов и типов технических средств, используемых в повседневной работе, а также о широком круге проблем, возникающих при попытке механизировать, компьютеризировать информационные процессы и вообще использовать любые технические средства в организации.

Представим классификацию этих средств с учётом высказанных выше соображений:

Механические, приводимые в движение мускульной силой человека, (тележки, пишущие машинки, раздвижные стеллажи и т.д.).

Электромеханические, использующие в качестве источника движения электродвигатель (лифты и конвейеры для транспортировки носителей информации, стеллажи, электрические пишущие машинки и др.).

Электрические, применяющие электрические сигналы постоянного или переменного тока, например, общее и местное освещение, телефонная и радиосвязь, электрическое табло, датчики электрических сигналов.

Фотооптические, использующие фотоэффект для получения изображений, например, микрофильмирующие устройства, фотонаборные машины, проекторы, фотооптические датчики сигналов. К ним можно отнести технические средства, использующие лазерные устройства: копиры, принтеры, сканеры, CD и DVD -проигрыватели, факсимильные аппараты и др.

Электронные, различные виды вычислительной техники, телевизоры и промышленное и офисное телевидение, электронные датчики сигналов, звуковые колонки, модемы и т.п.

Электронно - механические, например, проигрыватели и плееры, магнитофоны, видеомагнитофоны и видеоплееры, CD и DVD-проигрыватели, музыкальные центры и др.

Пневматические, например, стеллажи и подъемники.

Основными техническими устройствами информатизации являются компьютеры и подключаемые к ним дополнительные устройства, расширяющие их возможности.

Типы компьютеров, назначение и возможности использования. Архитектура ПЭВМ. Компьютерные системы SOHO

ЭВМ – буквально расшифровывается, как электронно-вычислительная машина. Под этой аббревиатурой понимается электронное устройство для автоматической обработки различных данных (информации). Синоним – компьютер (англ. «Computer» – вычислитель). 

При рассмотрении вычислительной техники обычно выделяют: персональные, SOHO, корпоративные компьютеры и суперкомпьютеры. Рассмотрим компоненты этой достаточно условной классификации.

Персональные компьютеры (ПК) представляют информационно-вычислительные системы, ресурсы которых направлены на обеспечение деятельности одного работника (пользователя). Это наиболее многочисленный класс средств вычислительной техники (СВТ), включающий, в основном, IBM PC и Macintosh (фирмы Apple) совместимые ПК. Интенсивное развитие получают практически с начала их появления на рынке (с начала 1980-х гг.), сочетая в себе для пользователей относительно невысокую стоимость с достаточно широкими возможностями.

Своим рождением персональный (настольный) компьютер обязан микро ЭВМ, появившимся в конце 1970-х годов. Такое название связывалось с малыми размерами ЭВМ, предшественниками которых были большие ЭВМ, позволяющими размещать их на обычном столе. В августе 1981 года фирма IBM объявила о выпуске первого своего ПК с оригинальной дисковой операционной системой DOS фирмы Microsoft (MS DOS). Компьютеры, выпускаемые другими фирмами и отвечающие всем основным требованиям и параметрам, предъявляемым фирмой IBM, называются совместимыми и составляют клон IBM-совместимых компьютеров.

Компьютеры, выпускаемые ведущими фирмами-производителями, называют «brand-name». Хорошие компьютеры мало известных на рынке компьютеров фирм называют «no-name», а компьютеры национальной марки – «local-name». В такие ПК называют «russian-name» или «local rassian-name».

Компьютеры с аббревиатурой «SOHO» (SmallOffice/HomeOffice) предназначены для использования в небольших офисах или как домашние ПК. Развитие информационной технологии и различные социальные причины приводят всё большее количество людей к работе на ПК в домашних условиях. Наиболее популярные направления деятельности SOHO – бухгалтерский учёт, консультации по финансированию предприятий, информационное обслуживание, обновление БД клиентов, маркетинговые и рекламные услуги подготовка издательской продукции и другие.

Корпоративные компьютеры (иногда называемые мини-ЭВМ или main frame) представляют вычислительные системы, обеспечивающие совместную деятельность многих работников в рамках одной организации, одного проекта, одной сферы информационной деятельности при использовании одних и тех же информационно-вычислительных ресурсов. Это многопользовательские вычислительные системы, имеющие центральный блок с большой вычислительной мощностью и значительными ИР, к которому подсоединяется большое число рабочих мест с минимальной оснащенностью (видеотерминал, клавиатура, устройство позиционирования типа «мышь» и, возможно, устройство печати). В качестве рабочих мест, соединенных с центральным блоком корпоративного компьютера, могут использоваться и ПК. Область применения корпоративных компьютеров – реализация ИТ в различных предметных областях и сферах деятельности крупных финансовых, производственных и иных организаций, создание информационных систем, обслуживающих большое число пользователей в рамках одной функции (библиографические и иные БД, биржевые и банковские системы, продажа билетов и т. п.).

Суперкомпьютеры позиционируются как вычислительные системы с предельными характеристиками вычислительной мощности и ИР. Они используются в военной и космической областях деятельности, фундаментальных научных исследованиях, глобальном прогнозировании погоды и др. К ним также относят высокопроизводительные мини ЭВМ, объединяемые общей шиной с общей памятью.

Приведенная классификация учитывает автономное использование ВС. Ныне преобладает тенденция объединения различных типов компьютеров в вычислительные сети, позволяющая интегрировать информационно-вычислительные ресурсы для наиболее эффективной реализации информационных технологий.

Кроме того, отметим, например, что ПК, в свою очередь, делятся на: настольные («Desktop») и переносные («Notebook»), электронные квантовые и нейронные устройства и т.д.

Основой «строительной» единицы квантового компьютера является кубит (англ. аббревиатура «qubit» означает «QuantumBit»). В нём используется понятие волновой функции, представляемое в виде вектора с большим числом значений. При этом кубит в единицу времени равен и «0», и «1», тогда как классический бит в ту же единицу времени равен либо «0», либо «1». В квантовых компьютерах используются элементарные логические операции (дизъюнкция, конъюнкция и квантовое отрицание), с помощью которых организуется логика их работы.

ПК делятся на настольные («Desktop»), напольные (типа «BigTower») и переносные (ноутбуки, карманные ПК (КПК), электронные справочники, переводчики и другие компактные системы).

Персональный компьютер - универсальное техническое устройство. По мере необходимости его конфигурацию (состав) можно изменять. При этом существует понятие базовой (стандартной) конфигурации, которое не статично, а отражает уровень развития в данной предметной области.

ПК стандартной конфигурации состоит из: системного блока, дисплея(монитора), клавиатуры, манипулятора «мышь». Порой в этот состав включают и печатающее устройство (принтер).

Системный блок – основной узел (компонент, модуль) ПК, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Внутри системного блока, кроме внутренних системных устройств (материнская плата с процессором и сопроцессором, память, контролеры устройств и др.), могут находиться такие внешние устройства, как: накопители на гибких и жестких магнитных дисках, драйверы CD и DVD, звуковая и видео платы, сетевая плата, факс-модем и другие, например, стример.

Системный блок обычно имеет две разновидности формы внешнего вида: горизонтальная – «А» и вертикальная – «Б». ПК с горизонтально расположенным системным блоком принято называть «Desktop».Они делятся на плоские и особо плоские («Slim»).

В некоторых конструкциях ПК в одном корпусе располагают монитор и системный блок, образующие единую конструкцию – моноблок, например, выпускаемых фирмой Apple и компактных ПК.

ПК с системными блоками в форме вертикальной башни (англ. «tower») выпускаются в виде трёх основных размеров: «MiniTower» (настольная малоразмерная конструкция), «MidiTower» (настольная средне размерная конструкция) и «BigTower» (напольная полноразмерная конструкция).

В корпус системного блока ПК встроен блок питания находящихся в нём устройств.

Рассмотрим подробнее системный блок.

На его передней панели имеется несколько кнопок и лампочек. Первая кнопка служит для включения/выключения ПК и называется «Power». Когда блок включён, горит лампочка зелёного цвета иногда с аналогичным названием «Power».

Вторая кнопка называется «Reset» и предназначена для осуществления полной перезагрузки компьютера без отключения электропитания. При её нажатии происходит очистка оперативного запоминающего устройства и начинается процесс подготовки ПК к работе. На эту кнопку нажимают в тех случаях, когда не удаётся другими способами (программно или одновременным нажатием трёх клавиш Ctr, Alt и Del) вывести ПК из состояния «зависания». Такое состояние возникает при отсутствии реакции ПК на нажатие любых клавиш и их комбинаций на клавиатуре.

Практически все компьютеры имеют однотипную структуру (архитектуру). Любой компьютер состоит из устройств (блоков, плат, модулей, карт), являющихся важными и необходимыми или полезными, но без которых компьютер может работать. Все они соединяются между собой специальной внутренней линией связи, называемой шиной данных или магистралью. Через эту шину каждое устройство компьютера посылает и принимает адресные сигналы от других устройств.

К внутренним устройствам относятся:

1) Процессор – электронная схема, выполняющая все вычисления и обработку информации.

2) Сопроцессор дополнительный процессор, служащий для поддержки (ускорения) математических вычислений.

В современных компьютерах они (1 и 2) размещаются в одном корпусе микросхемы процессора.

3) ОЗУ – оперативное запоминающее устройство. Из неё процессор берет данные для работы. В последнее время широко используется кэш-память – буферная память, расположенная между процессором и оперативной памятью и служащая для ускорения выполнения повторяющихся операций и команд без участия процессора.

4) ПЗУ – постоянное запоминающее устройство (включая BIOS). К нему же относят CMOS – полупостоянную память.

5) Шина – магистраль передачи данных между ОП и контроллерами – служит для организации взаимодействия и согласования параметров внутренних и внешних устройств. По ней осуществляется обмен всеми машинными командами в компьютере.

6) Специальные контроллеры и адаптеры, с помощью которых к ЭВМ подключаются все внешние устройства, каждое из которых имеет свой уникальный адрес (аналогично почтовому адресу). С помощью адреса процессор определяет к какому или каким внешним устройствам ЭВМ в соответствующий момент времени будет направлена определённая команда. Контроллеры и адаптеры могут находиться как внутри системного блока на материнской плате или картах дополнительных внешних устройств, так и вне его, внутри ряда внешних устройств.

Внешние устройства осуществляют связь компьютера с внешним миром. С помощью контроллеров или адаптеров они подключаются к компьютеру через специальную «магистраль» или «шину» и подразделяются на устройства ввода, вывода информации, манипуляторы и накопители на гибких, жестких магнитных и магнитооптических дисках, компакт дисках и т.п. (внешняя постоянная или долговременная память), звуковые и сетевые карты (платы), факс-модемы и другие устройства, например, стримеры. Внешние устройства могут находиться как внутри системного блока, так и вне его. Они подключаются к системному блоку с помощью специальных интерфейсных кабелей.

Такие устройства, как модемы, дисководы для компакт-дисков, стримеры и.т.д. могут производиться и как внешние, и как внутренние устройства.

Внешние устройства, удалённые от системного блока на определённое расстояние, называют периферийными устройствами.

Лекция №2 Системная плата ПК. Основные компоненты. Форм фактор. Система прерываний.

Оосновным элементом для компьютера, ноутбука и даже планшета является системная плата, к которой уже следом подсоединены все остальные компоненты системы. Она можно так сказать координирует управление и дает возможность подключать дополнительное оборудование. Предназначена для управления и поддержания стабильной работы всех подключенных к ней элементов компьютера: процессор, оперативная память, жесткий диск, видео карта, управление охлаждением и питанием.

1. Для чего предназначена системная плата компьютера

Системная или, как ее еще именуют, материнская плата является основным аппаратным компонентом, снабженным магистралью обмена данными, разъемами посредствам которых устанавливается процессор и оперативная память, а также слотами для установки периферийных устройств.

Чипсет представляет собой набор микросхем, необходимый для того, чтобы системная плата осуществляла контроль над каждым процессом, происходящим внутри системного блока. Чипсет оказывает непосредственное влияние на наиболее важные показатели материнской платы, к числу которых относится скорость передачи данных, поддерживаемые модели процессоров и т. д.

Главными составляющими любого чипсета являются так называемые «мосты», представляющие собой специальные микросхемы. Оба «моста» снабжены своим четко очерченным кругом задач, так, например, «северный мост» обеспечивает связь между процессором, оперативной памятью и системной шиной AGP, тогда как «южный мост» взаимодействует с шиной ввода-вывода PCI и с множеством подключенных к компьютеру периферийных устройств.

2. Форм-факторы и размеры системных плат

Форм-фактор системной платы является неким стандартом, определяющим её размеры, место крепежа к корпусу компьютера, разъем для монтажа блока питания, расположение на плате шинных интерфейсов, различных портов и слотов, необходимых для установки оперативной памяти, а также сокет ЦП. Последние версии форм-фактора определяют и требования, предъявляемые к системе охлаждения ПК. Выбирая тот или иной элемент компьютера, следует помнить о том, что его корпус должен соответствовать форм-фактору системной платы.

На данный момент преобладающими являются четыре типоразмера системных плат: AT, ATX, LPX, NLX. Помимо вышеуказанных типоразмеров существуют и уменьшенные их варианты: Baby-AT, Mini-ATX, microATX, microNLX. Кроме того, относительно недавно спецификация microATX была пополнена новым форм-фактором — FlexATX. Каждая из названных спецификаций, определяет форму и габариты материнской платы, а также особенности корпуса и размещение компонентов на ней.

3. Форм-фактор ATX

Форм-фактор ATX является наиболее востребованным большинством современных ПК, используемых в офисах и в домашних условиях.

Данный стандарт является разработкой компании Intel, которая в 1995 году вытеснила популярный на тот момент стандарт АТ, окончательно сложивший свои «полномочия» лишь в 2000 году.

Такие же стандарты, как microATX, flexATX, mini-ITX не лишены основных характеристик форм-фактора ATX, изменениям подвергаются только размеры самой платы.

Форм-фактору АТХ удалось пережить неудачную попытку компании Intel в 2003 году «запустить» форм-фактор BTX, который был разработан для повышения КПД во время охлаждения системного блока. Но по причине тотального стремления уменьшить выделение тепла компонентами компьютеров, компании пришлось отказаться от дальнейшей поддержки BTX.

ATX определяется:

• геометрическими размерами системных плат;

• общими требованиями относительно положения разъёмов на корпусе;

• электрическими характеристиками блока питания;

• положением блока питания;

• геометрическими размерами блока питания;

• формой и положением ряда разъёмов.

4. Форм-фактор microATX

Стандарт microATX представляет собой ответвление форм-фактора АТХ, которое было разработано корпорацией Intel в 1997 году. Независимо от того, что у форм-фактора microATX довольно солидный возраст, он находит широкое применение и сегодня.

Появление вышеуказанного стандарта связано с необходимостью уменьшить стоимость получаемых на выходе компьютеров. Добиться снижения стоимости удалось благодаря уменьшению габаритов системной платы, что оказало непосредственное влияние на размеры системного блока. Поскольку уменьшенный корпус является причиной пониженной вентиляции, зачастую форм-фактор microATX рассчитан лишь на использование в нетребовательной к производительности персонального компьютера среде.

5. Гнезда для процессора на материнской плате

Материнская плата предполагает подключение всех внутренних компонентов, независимо от того процессор это, оперативная память с контроллерами или же всевозможные периферийные устройства.

Чтобы вышеуказанные компоненты были объединены в единое целое, системная плата снабжена специальными гнездами, именуемыми слотами, сокетами, коннекторами. Все имеющиеся на плате гнезда различны по форме.

Сокет процессора является самым крупным на материнской плате разъемом, а потому обнаружить его не составляет труда, при этом форма слота варьируется в зависимости от разновидности процессора. Исходя из этого, становится ясно, что в гнездо можно устанавливать лишь совместимую с ним модель процессора. Иначе раньше штырьки, посредствам которых процессор устанавливается в слот погнутся или того хуже – сломаются. Хоть и в нынешнее время штырки находятся непосредственно в сокете материнской платы, а не на процессоре нужно быть осторожным при установке процессора в гнездо.

Процессоры, выпускаемые различными торговыми марками, отличаются стандартом гнезда, более того, даже выпущенные в разное время процессоры одного производителя могут быть различны по формату сокета.

6. Наборы микросхем системной логики (Intel / AMD)

Микросхемы системной логики предназначены для стабилизации работы всех остальных компонентов системы, по этой причине производителями чипсетов должны предлагаться лишь те решения, которые поддерживаются самыми распространенными технологиями.

Intel

Еще в 80-х годах компания Intel считалась разработчиком отдельных компонентов для системных плат и лишь в 1992 году, компании удалось собрать микросхемы системной логики, внедренные в 486 процессор, кодовое название которого 420TX– Saturn. Годом позднее, к моменту выхода одного из первых процессоров из семейства Pentium, компания владела уже полностью готовой для него системной логикой 430LX – Mercury. Огромного успеха Intel добился после выпуска чипсета 430FX, более известного как Triton.

AMD

Как известно, первые процессоры, выпускаемые AMD, являлись точными копиями процессоров компании Intel. Перейти к производству собственных разработок они решили только в 1999 году, представив публике образцы под названием Athlon и Duron, устанавливаемые лишь в новый разъем Socket A.

7. Архитектура материнской платы (северный/южный мост)

Основной составляющей материнской платы являются микросхемы системной логики, задача которых сводится к обеспечению стабильного взаимодействия ЦПУ с ОЗУ и контроллерами периферийных устройств. Составляет набор системной логики два чипсета, именуемых как «северный» и «южный мост».

Задачи «северного моста» сводятся к обмену данными посредствам оперативной памяти и видеосистемы. К задачам «южного моста» можно отнести обеспечение нормального функционирования иного рода устройств (жестких дисков, оптических накопителей), устройств, интегрированных в материнскую плату (аудиосистема, сетевое устройство) и устройств ввода/вывода.

8. Интегрированные устройства (Ethernet, audio, video)

В настоящий момент состав материнских плат стал пополняться устройствами, которые до недавнего времени являлись отдельными платами. Данное решение было принято лишь для удобства пользователя, поскольку приобретая одну системную плату, покупатель обзаводится и несколькими интегрированными в неё устройствами.

Большинство описываемых устройств являются контроллерами и кодеками (небольшими специализированными микросхемами чипсета), расположенными на системной плате.

Примером служат некоторые из них:

• Звуковая карта. С недавних пор этот компонент является обязательной составляющей каждой материнской платы. В основном за обработку звука отвечает небольшая микросхема-кодек.

• Сетевая плата. Данный компонент является встроенным контроллером, который давно заменил модем. Зачастую материнская плата снабжена контроллером, частота которого - 10/100 Мбит, есть варианты и с 1000 Мбит.

• Графическая карта. Некоторые материнские платы наделены встроенной видеокартой, по мощности порой не уступающей отдельным видеокартам низшей ценовой категории.

9. Слоты расширения и шины (pci, agp, pci-express и т.д.)

Чаще всего на материнских платах имеются слоты расширения одного или нескольких типов, которые различны по таким параметрам, как пропускная способность, параметры электропитания и т.д., а потому не каждая из них подойдет для установки видеокарты. При покупке видеокарты необходимо удостовериться соответствует ли она имеющимся в системе разъемам.

За последнее время безнадежно устарели такие слоты расширения, как ISA и VESA Local Bus, а также утратили свою актуальность совместимые со слотами PCI и AGP видеокарты. Современные графические процессоры перешли на использование лишь одной разновидности интерфейса, именуемой PCI Express.

Небольшое количество производимых сегодня системных плат все же лишено слотов PCI Express, а потому если используемая вами система снабжена AGP видеокартой, модифицировать её посредствам замены некоторых элементов не получится, придется менять всю систему.

10. Технические характеристики материнской платы

Для того чтобы материнская плата была подобрана верно, необходимо брать в расчет конфигурацию компьютера и характеристики самой платы, такие как например:

• Чипсет (северный и южный мост), который отвечает за работу процессора с оперативной памятью, видеокартой и т.д. Особого внимания требуют следующие параметры чипсета: фирма-производитель, модель, список поддерживаемых процессоров и частота шины.

• Сокет. Данный параметр представляет собой разъем, необходимый для установки процессора на материнскую плату. Процессоры, выпущенные различными фирмами-производителями, нуждаются в разных видах сокетов.

• Форм-фактор – стандарт, который определяет точные габариты системной платы, место крепежа ее к корпусу, а также то, каким образом на ней расположены порты, слоты и сокет процессора.

• Слоты для ОЗУ, видеокарты и иного рода устройств. Покупая материнскую плату необходимо учитывать поддерживаемую ею частоту памяти, способ размещения и количество слотов, USB-выходов и плат расширения.

• Интегрированная сетевая, звуковая и видеокарта.

11. Поддержка оперативной памяти

Прежде чем выбрать оперативную память, необходимо определить какой её тип поддерживается имеющейся у вас материнской платой, поскольку модулям одного типа памяти не удастся воспользоваться разъемами другого типа. Так на сегодняшний день наиболее известными являются следующие типы памяти:

DDR - На данный момент этот тип памяти считается устаревшим, а потому он практически не востребован.

DDR2 - довольно распространенный сегодня тип памяти, отличительной чертой его является выборка сразу 4-х бит данных за такт.

DDR3 - Несмотря на тот факт, что в настоящее время этот тип памяти является относительно новым, он позволяет производить выборку 8 бит информации за такт, затрачивая при этом на 40% меньше энергии, нежели DDR2.

12. Разъемы системной платы

Разъемы на материнской плате нужны не только для первичной сборки компьютера, но и для последующего апгрейда (улучшения) системы. Например, замена процессора на более производительный, увеличение объема оперативной памяти, улучшение видео адаптера или установка дополнительных плат расширений в виде каких-либо контроллеров. Все это можно поменять, просто вытащив из слота устаревший элемент и вставив в него новый.

Конструкция выпускаемых сегодня стандартных системных плат состоит следующих компонентов:

• Сокет процессора. Данный компонент является специальным гнездом, предназначенным для установки центрального процессора.

• Слоты расширения для ОЗУ. Число указанных слотов, в зависимости от модели системной платы, варьируется от 2-х до 8-ми.

• Разъем, необходимый для установки блока питания. Данный компонент представляет собой разъем, посредствам которого подается электрический ток на каждый компонент ПК.

• IDE-интерфейс, позволяющий подключить внутренний жесткий диск и оптический привод.

• Чипсет. Благодаря этому компоненту обеспечивается взаимодействие центрального процессора с ОЗУ и устройствами ввода-вывода.

• Интерфейсы типа SATA, выполняющие тот же перечень функций, что и IDE.

• Разъемы для установки разнообразных периферийных устройств, таких как клавиатура и мышка, звуковые устройства, монитор, USB-устройства и сетевой кабель.

• Слоты расширения PCI, посредствам которых подключаются звуковая и сетевая карта ПК.

• Слоты PCI-Express x16, необходимые для подключения графических плат.

• Слоты PCI-Express x1, предназначенные для установки Wi-Fi-карт, GSM-модемов и различных контроллеров.

• Разъем для батарейки, хранящей настройки BIOS.

13. Шина процессора

Основой любого ПК является материнская плата и встроенный в неё процессор. Именно от этих двух компонентов зависит производительность всего компьютера. Для каждого устройства, такого как клавиатура, дисковод и т. д., на системной плате имеется специальная управляющая схема, именуемая адаптером или контроллером.

Каждый контроллер взаимодействует с процессором и ОЗУ посредствам системной магистрали передачи данных, именуемой также системной шиной. Также современные материнские платы, помимо системной шины, снабжены:

• шиной памяти, необходимой для обмена данными между процессором и ОЗУ;

• шиной кэш-памяти, используемой для обмена данными между процессором и кэш-памятью;

• шиной AGP, предназначенной для установки видеоадаптера;

• шиной ввода-вывода (интерфейсными шинами), служащими для подключения всевозможных периферийных устройств.

14. Шина памяти

Шина памяти используется в качестве средства передачи данных между процессором и ОЗУ. Данная шина взаимодействует с «северным мостом» или как его еще именуют - микросхема Memory Controller Hub. На скорость работы шины памяти непосредственное влияние оказывают: тип памяти и используемый набор микросхем. Желательно чтобы такие параметры, как частота шины памяти и скорость шины процессора совпадали.

Память, которая работает с частотой аналогичной частоте шины процессора, позволяет не размещать внешнюю кэш-память на материнской плате. По этой причине кэш-память II-го и III-го уровня была встроена в процессор. У многих довольно мощных процессоров, таких как, например Intel Pentium Extreme Edition, имеется встроенная кэш-память III-го уровня с объемом до 4 Мбайт, которая, в свою очередь, работает на полной частоте процессора. Однако более распространенные сегодня процессоры, которыми являются Core Duo и Core 2 Quad, i5, i7 пользуются кэш-памятью I-го и II-го уровня, III-го, из чего следует, что вскоре кэш III-го уровня станет более распространенным типом вторичной кэш-памяти.

15. Прерывание

Нередко во время работы компьютера возникают ситуации, которые требуют от процессора немедленного приостановления основной программы с целью последующей обработки событий, возникших в одном из устройств ПК. Для решения подобного рода проблем предусмотрен, так называемый, механизм прерываний.

Прерывание представляет собой приостановку выполнения приоритетной задачи ЦП для обработки события, поступившего от некоторого устройства.

Механизм прерываний включает в себя следующие действия:

• Устройство, требующее вмешательства центрального процессора, посылает особый запрос на прерывание;

• Данный запрос впоследствии проходит обработку посредствам контроллера прерываний;

• Сигнал, подвергшийся обработке контроллером, снова поступает в распоряжение процессора, приостановившего выполнение первоначальной программы и обработавшего возникшее прерывание. После того, как необходимость в обработке прерывания исчезает, процессор принимается за выполнение основной программы;

• В случае возникновения нескольких прерывании, предпочтение будет отдаваться прерыванию с высшим приоритетом.

Контроллер прерываний является микросхемой, выполняющей обработку сигналов на прерывание, поступающих от всевозможных устройств.

Все прерывания наделяются номером, который обозначается символом IRQ.

Лекция №3 Интерфейсы. Параллельные и последовательные порты. Шины, порты, слоты, разъёмы.

Интерфе́йс (от англ. interface) — граница между двумя функциональными объектами, требования к которой определяются стандартом^[1]; совокупность средств, методов и правил взаимодействия (управления, контроля и т. д.) между элементами системы^[2].

Примеры:

• элементы электронного аппарата (телевизора, автомагнитолы, часов и т. п.), такие как дисплей, набор кнопок и переключателей для настройки плюс правила управления ими, относятся к человеко-машинному интерфейсу;

• клавиатура, мышь и пр. устройства ввода — элементы интерфейса «человек — компьютер».

Аппаратные интерфейсы портативного компьютера: сетевой разъем Ethernet (в центре), слева часть порта VGA, справа вверху разъем DisplayPort, справа внизу USB 2.0

В наиболее общем смысле интерфейсом называется общая граница, через которую передаётся информация (стандарт ISO 24765)

В вычислительной системе взаимодействие может осуществляться на пользовательском, программном и аппаратном уровнях.

Физический (аппаратный интерфейс) — способ взаимодействия физических устройств. Чаще всего речь идёт о компьютерных портах (разъёмах).

• Сетевой интерфейс

• Сетевой шлюз — устройство, соединяющее локальную сеть с более крупной, например, Интернетом

• Шина (компьютер)

Стандартный интерфейс — совокупность унифицированных технических, программных и конструктивных средств, основанных на стандарте, реализующих взаимодействие различных функциональных элементов в информационной системе, обеспечивающих информационную, электрическую и конструктивную совместимость этих элементов. Стык (используется редко^[4]) — место соединения устройств сети передачи данных. Связь между понятиями протокол и интерфейс не всегда однозначна: интерфейс может содержать элементы протокола, а протокол, в свою очередь, может охватывать несколько интерфейсов (стыков). Основная идея использования стандартных интерфейсов и протоколов — унификация меж- и внутрисистемных и меж- и внутрисетевых связей для повышения эффективности проектирования вычислительных систем.

Пользовательский опыт, или UX - это термин, используемый для описания общего опыта пользователя при взаимодействии с продуктом (интерфейсом) или услугой.

Способ взаимодействия программных компонентов

• Интерфейс программирования приложений (API) — набор стандартных библиотечных методов, которые программист может использовать для доступа к функциональности другой программы.

• Удалённый вызов процедур

• COM-интерфейс

• Интерфейс объектно-ориентированного программирования — описание методов взаимодействия объектов приложения на уровне исходного кода

Способ взаимодействия человека и техники[править | править код]

Основные статьи: Человеко-машинный интерфейс и Человеко-компьютерное взаимодействие

Интерфейс пользователя: совокупность средств, при помощи которых пользователь взаимодействует с различными программами и устройствами:

• Интерфейс командной строки: инструкции компьютеру даются путём ввода с клавиатуры текстовых строк (команд).

• Графический интерфейс пользователя: программные функции представляются графическими элементами экрана, WIMP

• SILK-интерфейс (от speech — речь, image — образ, language — язык, knowledge — знание): взаимодействие с компьютером посредством речи.

• Жестовый интерфейс: сенсорный экран, руль, джойстик и т. д.

• Нейрокомпьютерный интерфейс: отвечает за обмен между нейронами и электронным устройством при помощи специальных имплантированных электродов.

Важным этапом создания любого веб-сайта является проектирование и разработка графического интерфейса пользователя.

Порт (персонального) компьютера предназначен для обмена информацией между устройствами, подключенными к шине внутри компьютера, и внешним устройством. Так, шинный разъём AGP фактически является портом.

Для связи с периферийными устройствами к шине компьютера подключены одна или несколько микросхем контроллера ввода-вывода.

Первые IBM PC предоставляли

• встроенный порт для подключения клавиатуры;

• до 4 (COM1 … COM4) последовательных портов (англ. COMmunication), обычно служащих для подключения сравнительно высокоскоростных коммуникационных устройств, использующих интерфейс RS-232, например модемов. Для них выделялись следующие ресурсы материнской платы:

базовые порты ввода-вывода: 3F0..3FF (COM1), 2F0..2FF (COM2), 3E0..3EF (COM3) и 2E0..2EF (COM4)

номер IRQ: 3 (COM2/4), 4 (COM1/3);

• до 3 (LPT1 .. LPT3) параллельных портов (англ. LinePrintTerminal), обычно служащих для подключения принтеров, использующих интерфейс IEEE 1284. Для них выделялись следующие ресурсы материнской платы:

базовые порты ввода-вывода: 370..37F (LPT1 или LPT2 только в компьютерах IBM с MRA), 270..27F (LTP2 или LPT3 только в компьютерах IBM с MCA] и 3B0..3BF (LPT1 только в компьютерах IBM с MCA)

номер IRQ: 7 (LPT1), 5 (LPT2)

Изначально COM- и LPT-порты на материнской плате отсутствовали физически и реализовались дополнительной картой расширения, вставляемой в один из ISA-слотов расширения на материнской плате.

Последовательные порты, как правило, использовались для подключения устройств, которым требовалось быстро передать небольшой объём данных, например компьютерной мыши и внешнего модема, а параллельные — для принтера или сканера, для которых передача большого объёма не была критичной по времени^{[источник не указан 1493 дня]}. В дальнейшем поддержка последовательных и параллельных портов была интегрирована в чипсеты, реализующие логику материнской платы.

Недостаток интерфейсов RS-232 и IEEE 1284 — относительно малая скорость передачи данных, не удовлетворяющая растущие потребности в передаче данных между устройствами. Как следствие, появились новые стандарты интерфейсных шин USB и FireWire, которые были призваны заменить старые порты ввода-вывода.

Шина IEEE 1394 предусматривает передачу данных между устройствами со скоростями 100, 200, 400, 800 и 1600 Мбит/с и призвана обеспечивать комфортную работу с жёсткими дисками, цифровыми видео- и аудиоустройствами и другими скоростными внешними компонентами.

FireWire, как и USB, является последовательной шиной. Выбор последовательного интерфейса обусловлен тем, что для повышения скорости работы интерфейса необходимо повышать частоту его работы, а в параллельном интерфейсе это вызывает усиление наводок между параллельными жилами интерфейсного кабеля и требует сокращения его длины. Кроме того, кабель и разъёмы параллельных шин имеют большие габариты.

Системная ( материнская ) плата.

Главный функциональный модуль ПЭВМ, на котором располагаются центральныймикропроцессор , сопроцессор , оперативная ( основная)память , кэш-память , базовая система ввода-вывода (BIOS ), набор дополнительных микросхем (см. ниже “чипсет “) поддержки кэш-памяти, основной памяти, системных шин и т.п., собственно системная шина (или набор шин - например, PCI, ISA и др.) и связанные с нею унифицированные разъемы (слоты , порты) для подсоединения других функциональных модулей и устройств (в т.ч. - накопителей на жестких и гибких дисках, клавиатуры, а также других периферийных устройств). Системные платы выпускаются в различных конфигурациях, включая их типоразмеры (форм-фактор) и характер начального оборудования или оснащения схемными элементами. Подробнее о системных платах их характеристиках, результатах тестирования и выборе

Battery-Less Motherboard – “ Безбатарейная материнская плата”: Материнская плата нового поколения, которая может работать без автономного (батарейного) источника питания. Для хранения установок CMOS в этих платах применяется микросхема электрически стираемое ЗУ ( EEPROM ). Когда ПК с этой системой подключен к сети электропитания, энергия для хранения установок CMOS и работы таймера берется с блока питания ПК. Дубликат установок CMOS при этом хранится в микросхеме EEPROM . В случае обесточивания ПК, все установки для CMOS сбрасываются. При последующем включении ПК все установки для CMOS считываются и записываются с микросхемы EEPROM . Единственное, что устанавливается вручную, - это системное время. Чтобы не выполнять последнюю операцию при каждом включении ПК, все “ battery-less ” материнские платы по-прежнему оснащаются батарейкой .

Шина

Системная магистраль передачи данных внутри ЭВМ между ее устройствами. Обычно выполняется в виде параллельных электрических проводов и соединений, пригодных передавать высокочастотные цифровые сигналы. В ПЭВМ шина входит в состав материнской ( системной ) платы и обеспечивает обмен данными между процессором или оперативной памятью и контроллерами внешних устройств (клавиатуры, монитора, дисков и т.д.). Все контроллеры внешних устройств, кроме размещенных непосредственно на материнской плате, подключаются к микропроцессору через свободные разъемы (слоты) шины (см. также ниже “системная шина “).В зависимости от назначения, принципа действия, характера передаваемых данных и других особенностей шины подразделяются на системные и локальные, а также - адресные, данных, управления, разделяемые, мультиплексные, двухсторонние и т.д

Лекция №4 Характеристики процессоров.

Центра́льный проце́ссор (ЦП; также центра́льное проце́ссорное устро́йство - ЦПУ; англ. centralprocessingunit, CPU,дословно — центральное обрабатывающее устройство, часто просто процессор) — электронный блок либо интегральная схема,исполняющая машинные инструкции (код программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера. Иногда этот компонент называют просто процессором.

Изначально термин центральное процессорное устройство описывал специализированную систему элементов, предназначенных для понимания и выполнения машинного кода компьютерных программ, а не только фиксированных логических операций. Начало применения термина и его аббревиатуры по отношению к компьютерным системам было положено в 1960-е годы. Устройство, архитектура и реализация процессоров с тех пор неоднократно менялись. В современных вычислительных системах все функции центрального процессора обычно выполняет одна микросхема высокой степени интеграции — микропроцессор.

Главными характеристиками ЦПУ являются: тактовая частота, производительность, энергопотребление, нормы литографического процесса, используемого при производстве (для микропроцессоров), и архитектура.

Ранние ЦП создавались в виде уникальных составных частей для уникальных и даже единственных в своём роде компьютерных систем. Позднее от дорогостоящего способа разработки процессоров, предназначенных для выполнения одной единственной или нескольких узкоспециализированных программ, производители компьютеров перешли к серийному изготовлению типовых классов многоцелевых процессорных устройств. Тенденция к стандартизации компьютерных комплектующих зародилась в эпоху бурного развития полупроводниковых элементов, мейнфреймов и мини-компьютеров, а с появлением интегральных схем она стала ещё более популярной. Создание микросхем позволило ещё больше увеличить сложность ЦП с одновременным уменьшением их физических размеров. Стандартизация и миниатюризация процессоров привели к глубокому проникновению основанных на них цифровых устройств в повседневную жизнь человека. Современные процессоры можно найти не только в таких высокотехнологичных устройствах, как компьютеры, но и в автомобилях, калькуляторах, мобильных телефонах и даже в детских игрушках. Чаще всего они представлены микроконтроллерами, где, помимо вычислительного устройства, на кристалле расположены дополнительные компоненты (память программ и данных, интерфейсы, порты ввода-вывода, таймеры и др.). Современные вычислительные возможности микроконтроллера сравнимы с процессорами персональных ЭВМ тридцатилетней давности, а чаще даже значительно превосходят их показатели.

Архитектура фон Неймана

Большинство современных процессоров для персональных компьютеров в общем основано на той или иной версии циклического процесса последовательной обработки данных, описанного Джоном фон Нейманом.

В июле 1946 года Бёрксом, Голдстайном и фон Нейманом была написана знаменитая монография под названием «Предварительное рассмотрение логического устройства электронного вычислительного прибора», которая подробно описала устройство и технические характеристики будущего компьютера, которые позднее стали носить название «архитектура фон Неймана». Эта работа развивала идеи, изложенные фон Нейманом в мае 1945 года в рукописи под названием «Первый проект отчёта о EDVAC».

Отличительной особенностью архитектуры фон Неймана является то, что инструкции и данные хранятся в одной и той же памяти.

В различных архитектурах и для различных команд могут потребоваться дополнительные этапы. Например, для арифметических команд могут потребоваться дополнительные обращения к памяти, во время которых производится считывание операндов и запись результатов.

Этапы цикла выполнения:

1. Процессор выставляет число, хранящееся в регистре счётчика команд, на шину адреса и отдаёт памяти команду чтения.

2. Выставленное число является для памяти адресом; память, получив адрес и команду чтения, выставляет содержимое, хранящееся по этому адресу, на шину данных и сообщает о готовности.

3. Процессор получает число с шины данных, интерпретирует его как команду (машинную инструкцию) из своей системы команд и исполняет её.

4. Если последняя команда не является командой перехода, процессор увеличивает на единицу (в предположении, что длина каждой команды равна единице) число, хранящееся в счётчике команд; в результате там образуется адрес следующей команды.

Данный цикл выполняется неизменно, и именно он называется процессом (откуда и произошло название устройства).

Во время процесса процессор считывает последовательность команд, содержащихся в памяти, и исполняет их. Такая последовательность команд называется программой и представляет алгоритм работы процессора. Очерёдность считывания команд изменяется в случае, если процессор считывает команду перехода, — тогда адрес следующей команды может оказаться другим. Другим примером изменения процесса может служить случай получения команды останова или переключение в режим обработки прерывания.

Команды центрального процессора являются самым нижним уровнем управления компьютером, поэтому выполнение каждой команды неизбежно и безусловно. Не производится никакой проверки на допустимость выполняемых действий, в частности, не проверяется возможная потеря ценных данных. Чтобы компьютер выполнял только допустимые действия, команды должны быть соответствующим образом организованы в виде необходимой программы.

Скорость перехода от одного этапа цикла к другому определяется тактовым генератором. Тактовый генератор вырабатывает импульсы, служащие ритмом для центрального процессора. Частота тактовых импульсов называется тактовой частотой.

Конвейерная архитектура

Конвейерная архитектура (англ. pipelining) была введена в центральный процессор с целью повышения быстродействия. Обычно для выполнения каждой команды требуется осуществить некоторое количество однотипных операций, например: выборка команды из ОЗУ, дешифровка команды, адресация операнда в ОЗУ, выборка операнда из ОЗУ, выполнение команды, запись результата в ОЗУ. Каждую из этих операций сопоставляют одной ступени конвейера. Например, конвейер микропроцессора с архитектурой MIPS-I содержит четыре стадии:

• получение и декодирование инструкции,

• адресация и выборка операнда из ОЗУ,

• выполнение арифметических операций,

• сохранение результата операции.

После освобождения {\displaystyle k} ступени конвейера она сразу приступает к работе над следующей командой. Если предположить, что каждая ступень конвейера тратит единицу времени на свою работу, то выполнение команды на конвейере длиной в {\displaystyle n}  ступеней займёт {\displaystyle n}  единиц времени, однако в самом оптимистичном случае результат выполнения каждой следующей команды будет получаться через каждую единицу времени.

Действительно, при отсутствии конвейера выполнение команды займёт {\displaystyle n}  единиц времени (так как для выполнения команды по-прежнему необходимо выполнять выборку, дешифровку и т. д.), и для исполнения {\displaystyle m}  команд понадобится {\displaystyle n\cdot m}  единиц времени; при использовании конвейера (в самом оптимистичном случае) для выполнения {\displaystyle m}  команд понадобится всего лишь {\displaystyle n+m}  единиц времени.

Факторы, снижающие эффективность конвейера:

1. Простой конвейера, когда некоторые ступени не используются (например, адресация и выборка операнда из ОЗУ не нужны, если команда работает с регистрами).

2. Ожидание: если следующая команда использует результат предыдущей, то последняя не может начать выполняться до выполнения первой (это преодолевается при использовании внеочередного выполнения команд — out-of-order execution).

3. Очистка конвейера при попадании в него команды перехода (эту проблему удаётся сгладить, используя предсказание переходов).

Некоторые современные процессоры имеют более 30 ступеней в конвейере, что повышает производительность процессора, но, однако, приводит к увеличению длительности простоя (например, в случае ошибки в предсказании условного перехода). Не существует единого мнения по поводу оптимальной длины конвейера: различные программы могут иметь существенно различные требования.

Суперскалярная архитектура

Способность выполнения нескольких машинных инструкций за один такт процессора путём увеличения числа исполнительных устройств. Появление этой технологии привело к существенному увеличению производительности, в то же время существует определённый предел роста числа исполнительных устройств, при превышении которого производительность практически перестает расти, а исполнительные устройства простаивают. Частичным решением этой проблемы является, например, технология Hyper-threading.

CISC-процессоры

Complex instruction set computer — вычисления со сложным набором команд. Процессорная архитектура, основанная на усложнённом наборе команд. Типичными представителями CISC являются микропроцессоры семейства x86 (хотя уже много лет эти процессоры являются CISC только по внешней системе команд: в начале процесса исполнения сложные команды разбиваются на более простые микрооперации (МОП), исполняемые RISC-ядром).

RISC-процессоры

Reduced instruction set computer — вычисления с упрощённым набором команд (в литературе слово reduced нередко ошибочно переводят как «сокращённый»). Архитектура процессоров, построенная на основе упрощённого набора команд, характеризуется наличием команд фиксированной длины, большого количества регистров, операций типа регистр-регистр, а также отсутствием косвенной адресации. Концепция RISC разработана Джоном Коком из IBM Research, название придумано Дэвидом Паттерсоном (David Patterson).

Упрощение набора команд призвано сократить конвейер, что позволяет избежать задержек на операциях условных и безусловных переходов. Однородный набор регистров упрощает работу компилятора при оптимизации исполняемого программного кода. Кроме того, RISC-процессоры отличаются меньшим энергопотреблением и тепловыделением.

Среди первых реализаций этой архитектуры были процессоры MIPS, PowerPC, SPARC, Alpha, PA-RISC. В мобильных устройствах широко используются ARM-процессоры.

MISC-процессоры

Minimum instruction set computer — вычисления с минимальным набором команд. Дальнейшее развитие идей команды Чака Мура, который полагает, что принцип простоты, изначальный для RISC-процессоров, слишком быстро отошёл на задний план. В пылу борьбы за максимальное быстродействие, RISC догнал и обогнал многие CISC-процессоры по сложности. Архитектура MISC строится на стековой вычислительной модели с ограниченным числом команд (примерно 20—30 команд).

VLIW-процессоры

Verylonginstructionword -сверхдлинноекомандноеслово. Архитектура процессоров с явно выраженным параллелизмом вычислений, заложенным в систему команд процессора. Являются основой для архитектуры EPIC. Ключевым отличием от суперскалярных CISC-процессоров является то, что для CISC-процессоров загрузкой исполнительных устройств занимается часть процессора (планировщик), на что отводится достаточно малое время, в то время как загрузкой вычислительных устройств для VLIW-процессора занимается компилятор, на что отводится существенно больше времени (качество загрузки и, соответственно, производительность теоретически должны быть выше).

Например, Intel Itanium, Transmeta Crusoe, Efficeon и Эльбрус.

Многоядерные процессоры

Содержат несколько процессорных ядер в одном корпусе (на одном или нескольких кристаллах).

Процессоры, предназначенные для работы одной копии операционной системы на нескольких ядрах, представляют собой высокоинтегрированную реализацию мультипроцессорности.

Первым многоядерным микропроцессором стал POWER4 от IBM, появившийся в 2001 году и имевший два ядра.

В октябре 2004 года Sun Microsystems выпустила двухъядерный процессор UltraSPARC IV, который состоял из двух модифицированных ядер UltraSPARC III. В начале 2005 был создан двухъядерный UltraSPARC IV+.

9 мая 2005 года AMD представила первый двухъядерный процессор на одном кристалле для пользовательских ПК — Athlon 64 X2 с ядром Manchester. Поставки новых процессоров официально начались 1 июня 2005 года.

14 ноября 2005 года Sun выпустила восьмиядерный UltraSPARC T1, каждое ядро которого выполняло 4 потока.

5 января 2006 года Intel представила двухъядерный процессор на одном кристалле Core Duo, для мобильной платформы.

В ноябре 2006 года вышел первый четырёхъядерный процессор Intel Core 2 Quad на ядре Kentsfield, представляющий собой сборку из двух кристаллов Conroe в одном корпусе. Потомком этого процессора стал Intel Core 2 Quad на ядре Yorkfield (45 нм), архитектурно схожем с Kentsfield, но имеющем больший объём кэша и рабочие частоты.

В октябре 2007 года в продаже появились восьмиядерные UltraSPARC T2, каждое ядро выполняло 8 потоков.

10 сентября 2007 года были выпущены в продажу настоящие (в виде одного кристалла) четырёхъядерные процессоры для серверов AMD Opteron, имевшие в процессе разработки кодовое название AMD Opteron Barcelona^[2]. 19 ноября 2007 года вышел в продажу четырёхъядерный процессор для домашних компьютеров AMD Phenom^[3]. Эти процессоры реализуют новую микроархитектуру K8L (K10).

Компания AMD пошла по собственному пути, изготовляя четырёхъядерные процессоры единым кристаллом (в отличие от Intel, первые четырёхъядерные процессоры которой представляют собой фактически склейку двух двухъядерных кристаллов). Несмотря на всю прогрессивность подобного подхода, первый «четырёхъядерник» фирмы, названный AMD Phenom X4, получился не слишком удачным. Его отставание от современных ему процессоров конкурента составляло от 5 до 30 и более процентов в зависимости от модели и конкретных задач.

К 1—2 кварталу 2009 года обе компании обновили свои линейки четырёхъядерных процессоров. Intel представила семейство Core i7, состоящее из трёх моделей, работающих на разных частотах. Основными изюминками данного процессора является использование трёхканального контроллера памяти (типа DDR3) и технологии эмулирования восьми ядер (полезно для некоторых специфических задач). Кроме того, благодаря общей оптимизации архитектуры удалось значительно повысить производительность процессора во многих типах задач. Слабой стороной платформы, использующей Core i7, является её чрезмерная стоимость, так как для установки данного процессора необходима дорогая материнская плата на чипсете Intel X58 и трёхканальный набор памяти типа DDR3, также имеющий на данный момент высокую стоимость.

Компания AMD, в свою очередь, представила линейку процессоров Phenom II X4. При её разработке компания учла свои ошибки: был увеличен объём кэша (по сравнению с первым поколением Phenom), процессоры стали изготавливаться по 45-нм техпроцессу (это, соответственно, позволило снизить тепловыделение и значительно повысить рабочие частоты). В целом, AMD Phenom II X4 по производительности стоит вровень с процессорами Intel предыдущего поколения (ядро Yorkfield) и весьма значительно отстаёт от Intel Core i7^[5]. С выходом 6-ядерного процессора AMD Phenom II X6 Black Thuban 1090T ситуация немного изменилась в пользу AMD.

По состоянию на 2013 год массово доступны процессоры с двумя, тремя, четырьмя и шестью ядрами, а также двух-, трёх- и четырёхмодульные процессоры AMD поколения Bulldozer (количество логических ядер в 2 раза больше количества модулей). В серверном сегменте также доступны 8-ядерные процессоры Xeon и Nehalem (Intel) и 12-ядерные Opteron (AMD).

Кэширование

Кэширование — это использование дополнительной быстродействующей памяти (так называемого кэша — англ. cache, от фр. cacher — «прятать») для хранения копий блоков информации из основной (оперативной) памяти, вероятность обращения к которым в ближайшее время велика.

Различают кэши 1-, 2- и 3-го уровней (обозначаются L1, L2 и L3 — от Level 1, Level 2 и Level 3). Кэш 1-го уровня имеет наименьшую латентность (время доступа), но малый размер, кроме того, кэши первого уровня часто делаются многопортовыми. Так, процессоры AMD K8 умели производить одновременно 64-битные запись и чтение, либо два 64-битных чтения за такт, AMD K8L может производить два 128-битных чтения или записи в любой комбинации. Процессоры Intel Core 2 могут производить 128-битные запись и чтение за такт. Кэш 2-го уровня обычно имеет значительно большую латентность доступа, но его можно сделать значительно больше по размеру. Кэш 3-го уровня — самый большой по объёму и довольно медленный, но всё же он гораздо быстрее, чем оперативная память.

Гарвардская архитектура

Гарвардская архитектура отличается от архитектуры фон Неймана тем, что программный код и данные хранятся в разной памяти. В такой архитектуре невозможны многие методы программирования (например, программа не может во время выполнения менять свой код; невозможно динамически перераспределять память между программным кодом и данными); зато гарвардская архитектура позволяет более эффективно выполнять работу в случае ограниченных ресурсов, поэтому она часто применяется во встраиваемых системах.

Параллельная архитектура

Архитектура фон Неймана обладает тем недостатком, что она последовательная. Какой бы огромный массив данных ни требовалось обработать, каждый его байт должен будет пройти через центральный процессор, даже если над всеми байтами требуется провести одну и ту же операцию. Этот эффект называется узким горлышком фон Неймана.

Для преодоления этого недостатка предлагались и предлагаются архитектуры процессоров, которые называются параллельными. Параллельные процессоры используются в суперкомпьютерах.

Возможными вариантами параллельной архитектуры могут служить (по классификации Флинна):

• SISD — один поток команд, один поток данных;

• SIMD — один поток команд, много потоков данных;

• MISD — много потоков команд, один поток данных;

• MIMD — много потоков команд, много потоков данных.

Цифровые сигнальные процессоры

Для цифровой обработки сигналов, особенно при ограниченном времени обработки, применяют специализированные высокопроизводительные сигнальные микропроцессоры (англ. digitalsignalprocessor, DSP) с параллельной архитектурой.

Лекция №5 Архитектура памяти компьютера. Режимы и технологии. Характеристика ОЗУ и КЭШ-памяти.

Компьютерная революция сейчас в самом разгаре. Почти у каждого есть персональный компьютер. Очень сложно представить свою жизнь без компьютеров. Одной из самых главных функциональных частей компьютера является память. В данной работе будут рассмотрены виды разнообразные виды памяти персонального компьютера. В настоящее время сфера производства памяти для ПК динамично развивается, появляются новые усовершенствованные запоминающие устройства.

Сегодня невозможно себе представить ни одной области человеческой жизнедеятельности, в которой компьютерная техника не была бы хоть как-то задействована. А в экономической сфере компьютер жизненно необходим. Без рассмотрения компьютерной памяти работу ЭВМ описать практически невозможно. Ведь, по сути, работа персонального компьютера основана на хранении различной информации в памяти, обмене этой информацией и перемещении её.

Компьютерная память является одним из наиболее главных вопросов устройства компьютера, так как является важнейшей частью его устройства, а именно, компьютерная память обеспечивает поддержку одной из наиважнейших функций современного компьютера, - способность длительного хранения информации.

Вместе с центральным процессором запоминающее устройство являются ключевыми звеньями.

Все персональные компьютеры используют три вида памяти: оперативную, постоянную и внешнюю (различные накопители)..

1.1 Оперативная память

Оперативная память или RАМ (Random Access Memory-- память с произвольным доступом), используется центральным процессором для совместного хранения данных и исполняемого программного кода. Отличительной особенностью RАМ является ее быстродействие. По принципам действия RАМ можно разделить на динамическую и статическую. Различие между этими типами памяти заключается в принципе хранения информации, конструктивных особенностях элементарных ячеек для хранения отдельных битов.

Основным фактором производительности системы оперативной памяти назвать ее пропускную способность, т.е. количество мегабайт в секунду, которое способна считать (записать) оперативная память. Разумеется, пропускная способность оперативной памяти напрямую зависит от частоты работы чипов памяти и от ширины шины, связывающей память и процессор, и обычно определяется как произведение ширины шины на частоту ее работы. Например, ширина шины 64 бита, частота работы памяти 100 МГц, пропускная способность - 64 бита (8 байт) * 100 МГц = 6400 Мбит/с или 800 Мбайт.

1.2 Адресация памяти

Независимо от типа оперативная память является адресной. Это значит, что каждой, хранимой в памяти единице информации ставится в соответствие адрес, определяющий место его хранения в памяти. В современных ЭВМ минимальной адресуемой единицей информации является байт (8-ми разрядный код). Более крупные единицы информации - это слово и производные: двойное слово, полуслово и т. д. (образуется из целого числа байт).

Машинное слово --информационная единица оперативной памяти. Машинное слово у разных ЭВМ бывает разным. Размер машинного слова (в битах) равен разрядности процессора. У компьютера с 8-разрядным процессором размер машинного слова равен 1 байту, с 32-разрядным процессором -- 4 байтам, у 64-разрядного процессора 8 байт. Обмен данными между процессором и оперативной памятью происходит порциями, каждая из которых равен размеру машинного слова.

Память компьютера состоит из двоичных элементов, объединенных в группы по 1 байту. Все байты пронумерованы. Номер байта называется его адресом.

Байты могут объединяться в ячейки, которые называются также словами. Для компьютера характерна определенная длина слова -- 2, 4 или 8 байтов. Это не исключает использования ячеек памяти другой длины (полуслово, двойное слово). В одном машинном слове может быть представлено либо одно целое число, либо одна команда. Однако, допускаются переменные форматы представления информации. Разбиение памяти на слова для 4-байтовых компьютеров представлено в таблице:

1.3 Методы организации

1) Метод строк/колонок (Row/column). Адресации представляет собой матрицу, разделенную на строки и колонки. Ячейка матрицы, оказавшаяся на пересечении выбранных строки и колонки, считывается в память или обновляется ее содержимое.

2) Метод статических колонок (Static-column). При данном методе адресации информация, относящаяся к какой-либо программе, размещается в определенной колонке. Последующее обращение к данной программе происходит в ту же самую колонку. За счет статичности части адреса (не нужно передавать по адресной шине) доступ к данным осуществляется быстрее.

3) Метод чередования адресов (Interleaved). Данный метод предполагает считывание/запись информации не по одному, а сразу по нескольким адресам: i, i+1, i+2 и т.д. Количество одновременно опрашиваемых адресов, по которым происходит считывание информации, определяет кратность чередования адресов, что соответствует количеству блоков памяти. Обычно используется 2-х или 4-х кратное чередование адресов, т.е. память делится на 2 или 4 блока. Запись информации в блоки осуществляется независимо друг от друга. Информация по адресу i хранится в первом блоке, по адресу i+1 - во втором блоке и т.д. Считываемая с блоков информация далее переписывается в кэш-память для последующей переработки.

4) Метод страничной организации (Page-mode). При данном методе организации память адресуется не по байтам, а по границам страниц. Размер страницы обычно равен 1 или 2 КБайта. Данный метод предполагает наличие в системе кэш-памяти емкостью не менее 128 Кб куда предварительно считываются требуемые страницы памяти для последующей переработки. Обновленная информация периодически из кэш-памяти отправляется в оперативную.

Последние два метода системной организации памяти предполагают обязательное наличие в системе сверх быстродействующей кэш-памяти для опережающего (read-ahead) чтения в нее информации из ОП с последующей обработкой ее микропроцессором, что снижает время простоя последнего и повышает общую производительность системы.

1.4 SRAM

В статической памяти (SRAM) ячейки построены на различных вариантах триггеров -- транзисторных схем с двумя устойчивыми состояниями. После записи бита в такую ячейку она может пребывать в одном из этих состояний и сохранять записанный бит до потери питания. Отсюда и название памяти -- статическая, пребывающая в неизменном состоянии. Достоинством статической памяти является ее быстродействие, а недостатками -- низкая удельная плотность данных, так как одна триггерная ячейка состоит из нескольких транзисторов и занимает немало места на кристалле. К примеру, микросхема емкостью 4 Мбит состояла бы более чем из 24 млн. транзисторов.

SRAM применяется в микроконтроллерах и ПЛИС (Программируемая логическая интегральная схема), в которых объём ОЗУ невелик (единицы килобайт), зато нужны низкое энергопотребление (за счёт отсутствия сложного контроллера динамической памяти), предсказываемое с точностью до такта время работы подпрограмм и отладка прямо на устройстве.

В устройствах с большим объёмом ОЗУ рабочая память выполняется как DRAM. SRAM же применяется для регистров и кэш-памяти.

1.5 DRAM

Динамическая оперативная память (Dynamic RAM - DRAM) используется в большинстве систем оперативной памяти персональных компьютеров. Основное преимущество этого типа памяти состоит в том, что ее ячейки упакованы очень плотно, т.е. в небольшую микросхему можно упаковать много битов, а значит, на их основе можно построить память большей емкости.

Ячейки памяти в микросхеме DRAM - крошечные конденсаторы, которые удерживают заряды. Проблемы, связанные с памятью этого типа, вызваны тем, что она динамическая, т.е. должна постоянно регенерироваться, так как в противном случае электрические заряды в конденсаторах памяти будут “стекать”, и данные будут потеряны. Регенерация в микросхеме происходит одновременно по всей строке матрицы при обращении к любой из ее ячеек. Максимальный период обращения к каждой строке TRF (refresh time) для гарантированного сохранения информации у современной памяти лежит в пределах 8-64 мс. В зависимости от объема и организации матрицы для однократной регенерации всего объема требуется 512, 1024, 2048 или 4096 циклов обращений. При распределенной регенерации (distributed refresh) одиночные циклы регенерации выполняются равномерно с периодом tRF, который для стандартной памяти принимается равным 15,6 мкс. Период этих циклов называют «refresh rate», хотя такое название больше подошло бы к обратной величине -- частоте циклов f=l/t RF. Для памяти с расширенной регенерацией (extended refresh) допустим период циклов до 125 мкс. Возможен также и вариант пакетной регенерации (burst refresh), когда все циклы регенерации собираются в пакет, во время которого обращение к памяти по чтению и записи блокируется. При количестве циклов 1024 эти пакеты будут периодически занимать шину памяти примерно на 130 мкс, что далеко не всегда допустимо.

Некоторые системы позволяют изменить параметры регенерации с помощью программы установки параметров CMOS, но увеличение времени между циклами регенерации может привести к тому, что в некоторых ячейках памяти заряд “стечет”, а это вызовет сбой памяти. В большинстве случаев надежнее придерживаться рекомендуемой или заданной по умолчанию частоты регенерации.

В устройствах DRAM для хранения одного бита используется только транзистор и конденсатор, поэтому они более вместительны, чем микросхемы других типов памяти. Транзистор для каждого однозарядного регистра DRAM использует для чтения состояния смежного конденсатора. Если конденсатор заряжен, в ячейке записана 1; если заряда нет - записан 0. Заряды в крошечных конденсаторах все время стекают, вот почему память должна постоянно регенерироваться. Даже мгновенное прерывание подачи питания или какой-нибудь сбой в циклах регенерации приведет к потере заряда в ячейке DRAM, а следовательно, к потере данных.

Каждая ячейка способна хранить только один бит. Если конденсатор ячейки заряжен, то это означает, что бит включен, если разряжен - выключен. Если необходимо запомнить один байт данных, то понадобится 8 ячеек (1 байт = 8 бит). Ячейки расположены в матрицах и каждая из них имеет свой адрес, состоящий из номера строки и номера столбца.

Лекция №6 Дисковая подсистема компьютера. Утилиты обслуживания

Дисковой подсистемой компьютера называют устройства, используемые для повседневного хранения и считывания данных. Традиционно к ней относят флоппи-дисководы и жесткие диски. В последнее время сюда относят и устройства для работы с компакт-дисками.

Флоппи-дисководы – "ветераны" среди дисковых устройств. Они считывают данные с дискет (носителя информации) и производят на них запись. Тип дисковода определяется видом используемой дискеты (FloppyDisk). На сегодняшний день широко применяются дискеты размером 3.5" с поддержкой двухсторонней записи высокой плотности (DSHD). Емкость такой дискеты традиционно составляет 1.44 Мб, хотя с использованием специального Software она может быть повышена до 2,8 Мб или, наоборот, понижена. Дискеты размером 5.25" практически вышли из употребления.

На сегодняшний день дискеты не являются основным средством хранения данных и программ и используются, обычно, для переноса небольших файлов с одного компьютера на другой. Именно это обстоятельство и определило живучесть более компактных и удобных в транспортировке 3.5" дискет. Стандартом для компьютера считается наличие одного 3.5" дисковода, который чаще всего изготавливается во внутреннем исполнении (бывают и варианты в отдельном корпусе).

Производители дисководов: Teac, NEC, Mitsumi, Panasonic, Epson… Производители дискет: Verbatim, BASF, Sony, TDK, FujiFilm… Особо отметим дискеты Verbatim, которые считаются наиболее надежными и имеют различные варианты исполнения, в т.ч. с тефлоновым покрытием.

Жесткий диск (Hard Disk) впервые был реализован для ПК в 1983 году и с тех пор стал основным устройством хранения информации. Принцип хранения данных на жестких дисках тот же, что и на дискетах: намагничивание участков тонкого ферромагнитного слоя, нанесенного на поверхность носителя. Только в жестких дисках используются более прогрессивные мелкодисперсные и многослойные покрытия, нанесенные на идеально плоские и гладкие алюминиевые или стеклянные диски. Обычно жесткий диск имеет 4 "блина", т.е. носителя с двухсторонним покрытием.

Главным параметром жесткого диска считают его емкость. Первый жесткий диск, названный создателями "винчестер", имел емкость 10 Мб. С тех пор этот параметр существенно вырос и достигает 160 Гб. Современные настольные ПК оснащаются жесткими дисками 20, 40 и 60 Гб, мобильные ПК зачастую имеют устройства меньшей емкости.

Главный резерв производительности и вместимости диска – увеличение плотности записи информации на магнитный слой носителя (пластины). По мнению исследователей, предел плотности для нынешней технологии магнитной записи – 40-50 Гбит/кв.дюйм. Сегодня серийно выпускаются диски с плотностью записи 14-15 Гбит/кв.дюйм, хотя имеются варианты и 22,5 Гбит/кв.дюйм. Вот как развивался этот показатель:

Год
Плотность записи, Гбит/кв.дюйм	0,132	0,260	0,354	0,578	0,829… 0,923	1,32	2,64	3…5	5…8	8…12	12…15

Жесткий диск взаимодействует с остальными элементами компьютера через контроллер и имеет два интерфейса: EIDE и SCSI. Диск с интерфейсом EIDE (часто его называют IDE) более распространен и менее дорогостоящ, имеет встроенный контроллер на материнской плате, но создает нагрузку на процессор, что замедляет выполнение команд. Интерфейс SCSI более дорогое решение, позволяющее существенно увеличить скорость работы с жестким диском, уменьшить нагрузку на процессор. При этом требуется дополнительная установка платы с контроллером.

Еще один параметр жесткого диска частота его вращения. Собственно вращается блок дисков, находящихся внутри герметичного корпуса. В большинстве дисков применяется частота вращения 5400 и 7200 об/мин, хотя имеются модели с 10000 и 15000 об/мин. Увеличение скорости вращения ведет к повышению производительности жесткого диска, но увеличивает шум, производимый им при работе.

Все современные жесткие диски имеют кэш-буфер данных, размер которого для IDE-дисков колеблется в пределах от 512 Кб до 2 Мб, а для SCSI-дисков достигает 16 Мб.

Максимальная внутренняя скорость последовательного чтения данных (transfer) составляет на сегодня 30…48 Мб/с. Существуют разработки со скоростью чтения 1 Гбит/с.

Среднее время поиска при чтении/записи (seek) колеблется от 15 мс до 3,9 мс. Среднее время поиска соседней дорожки при чтении/записи составляет 2…0,8 мс.

Современные жесткие диски используют протокол UltraATA/33, UltraATA/66 или
UltraATA/100, обеспечивающие внешнюю скорость чтения диска, соответственно, .33, 66 или 100 Мб/с. Разработан новый интерфейс UltraATA/133, который пока не нашел должной поддержки производителей. Ожидается выход дисков с интерфейсом Serial ATA со скоростью 1,5 Гбит/с, который впоследствии может быть ускорен еще вчетверо.

В заключении отметим такой специфический параметр жесткого диска, как ударопрочность, которая в рабочем состоянии составляет 10…60 Gs, а в нерабочем – 100…400 Gs.

Основные производители жестких дисков: Seagate, Fujitsu, IBM, WesternDigital, Quantum, Maxtor, Samsung

Лекция №7 Обзор основных современных моделей SSD и SSHD. Магнитооптические накопители, стримеры, флэш-диски.

Обычные жесткие диски — недороги, в большинстве своем, но их производительность ограничена, выше определенного предела «прыгнуть» нельзя. Поэтому и появились гибридные жесткие диски. SSHD появились еще несколько лет назад, и вначале были чистой воды экзотикой, которую мало кто воспринимал всерьез (и мало кто знал о них). Главным достоинством гибридного жесткого диска является увеличение общей производительности системы, в которой они установлены, с использованием всего одного дискового отсека (а не двух, если использовать и SSD, и обычного жесткого диска). Сейчас появились модели «гибридов» небольших размеров, например, с толщиной всего в 7 мм (именно такова модель ST500LM000 от Seagate), что позволяет устанавливать такие диски в нетбуки/ультрабуки.

Принцип работы SSHD основывается на кэшировании наиболее часто используемых данных с использованием флеш-памяти, то есть SSD-части «гибрида». Уже при первом запуске операционной системы на ноутбуке/ПК с «гибридом» в энергонезависимую часть памяти SSHD помещаются файлы, которые нужны операционной системе для загрузки. В результате скорость запуска ОС увеличивается, и весьма значительно.
Гибридный диск, кстати, показывает практически аналогичные результаты скорости передачи файлов по сравнению с обычными жесткими дисками. Но разница в работе разных типов устройств становится очень заметной, если сравнивать время доступа к файлам (Access Time). К примеру, если взять диск Seagate ST500LT032 емкостью 500 ГБ и сравнить с «гибридом» ST500LM000 аналогичной емкости, то скорость доступа к файлам будет 24,2 и 0,3 мс.
Что касается предельность скорости интерфейса, то разница уже не в разы, а в 15%. В первом случае 101 МБ/с, во втором — 115 МБ/с.
Недостатки тоже есть, и в первую очередь, это — невозможность уместить все критичные данные на SSD-части SSHD диска. Обычно SSD в «гибриде» устанавливается объемом в 8 ГБ, иногда — больше (например, нередки модели с 32 ГБ флеш-памяти), но тогда такой диск будет уже дороже.

Магнитооптические накопители информации

Магнитооптические накопители информации (МО) относятся к внешним ЗУ и предназначены для долговременного хранения относительно больших объемов информации (до нескольких гигабайт). МО относятся к ЗУ с прямым (произвольным) доступом к данным, хранящимся на магнитооптическом диске. Магнитооптические накопители информации подразделяются на внутренние, устанавливаемые в системный блок компьютера, и внешние (переносные) по отношению к системному блоку. Преимущество внешних накопителей состоит в том, что нагревание дисковода накопителя во время работы не повышает температуру внутри корпуса системного блока компьютера. Подключаются накопители информации на магнитооптических дисках к системной шине компьютера через соответствующий интерфейс.

В разработке первых МО принимало участие несколько компаний, однако первые промышленные образцы магнитооптических дисков, которые появились на рынке в середине 1980-х гг., создала фирма Sony. В настоящее время производителями магнитооптических накопителей и их компонентов являются фирмы Pinnacle Micro Inc., Sony, Verbatim, Philips, Hewlett Packard, Mitsubishi, Fujitsu и т. д. В ПК МО не нашли широкого распространения, поскольку пока уступают по ряду характеристик другим накопителям информации. Однако исследования, проводимые такими компаниями, как Sony и IBM, показывают, что в будущем на смену НЖМД и НГМД могут прийти МО. Основное применение МО находят в качестве вторичных накопителей информации, используемых для резервного хранения информации. Это связано с тем, что надежность хранения информации на носителях (дисках), применяемых в МО, высокая, поскольку данные, записанные на такие диски, не боятся сильных внешних магнитных полей и перепадов температуры (функциональные свойства дисков сохраняются в диапазоне температур от -20 до +50 °C, а перемагничивание, т. е. удаление информации, возможно только при температуре свыше 150 °C).

Конструктивно МО состоит из дисковода и магнитооптического носителя информации (магнитооптического диска). Поверхность магнитооптического диска покрыта пленкой специального магнитного материала (магнитооптический слой создается на основе порошка из сплава кобальта, железа и тербия и обладает ярко выраженными ферромагнитными свойствами). Данный материал не может изменить ориентацию намагниченности при обычной температуре приложенным к нему переменным магнитным полем. В магнитооптическом диске при записи и считывании информации этот магнитный слой реагирует как на магнитное, так и на температурное воздействие.

Лекция №8 Видеоподсистема ПК. Мониторы на ЭЛТ, ЖК. Технические характеристики, энергосбережение. Основные производители. Первым монитором можно по праву считать устройство, разработанное в далеком 1897 году немецким физиком Фердинандом Брауном. Хотя, честно говоря, с нынешними мониторами оно имело более чем отдаленное сходство, поскольку являлось не чем иным, как самым настоящим осциллографом. Тем не менее, начало было положено, и человечество вошло в компьютерную эру, вглядываясь в монохромные катодно-лучевые мониторы первых поколений ЭВМ. Наиболее важным элементом таких дисплеев является кинескоп, называемый также электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ). Кинескоп состоит из герметичной стеклянной трубки, внутри которой находится вакуум (то есть, чтобы не мешать свободному полету электронов, весь воздух из нее удален). Один из концов ЭЛ трубки узкий и длинный — это горловина, а другой — широкий и достаточно плоский — это экран. С фронтальной стороны внутренняя часть стекла трубки покрыта люминофором — веществом, которое испускает свет при облучении его заряженными частицами. Для создания изображения в ЭЛТ-мониторе используется электронная пушка, расположенная в той узкой горловине. Из пушки под действием сильного электростатического поля исходит переменный поток электронов (электронный луч), способный отклоняться в вертикальной и горизонтальной плоскости, что обеспечивает его последовательное попадание на все поле экрана. Отклоняющая электроны система состоит из нескольких индукционных катушек, размещенных у горловины кинескопа. С помощью переменного магнитного поля две такие катушки создают отклонение пучка электронов в горизонтальной плоскости, а другие две — в вертикальной. Добравшись до экрана, поток электронов «бомбардирует» люминофорный слой, в результате чего последний начинает светиться. Именно светящиеся точки люминофора и формируют изображение, которое мы видим на экране наших ЭЛТ-мониторов.

В зависимости от типа применённой маски, пушки в горловине кинескопа расположены дельтообразно (в углах равностороннего треугольника) либо планарно (на одной линии). Некоторые одноимённые электроды разных электронных пушек соединены проводниками внутри кинескопа. Это ускоряющие электроды, фокусирующие электроды, подогреватели (соединены параллельно) и, часто, модуляторы. Такая мера необходима для экономии количества выводов кинескопа, ввиду ограниченных размеров его горловины.

На красный люминофор попадает только луч от красной пушки, на зелёный — только от зелёной, и т. д. Это достигается тем, что между пушками и экраном установлена металлическая решётка, именуемая маской (6). В современных кинескопах маска выполнена из инвара — сорта стали с небольшим коэффициентом температурного расширения.

Существует два типа масок:

• собственно теневая маска, которая существует двух видов:

• теневая решётка (маска) - с дельтообразным расположением электронных пушек

• щелевая решётка (маска) - с планарным расположением электронных пушек

• апертурная решётка - состоит из большого количества проволок, натянутых вертикально. Принципиальное отличие маски такого типа заключается в том, что она не ограничивает пучок электронов, а фокусирует его.

• Жидкокристаллический монитор (ЖК-монитор) — плоский дисплей на основе жидких кристаллов

Жидкокристаллические дисплеи были разработаны в 1963 году в исследовательском центре Давида Сарнова (David Sarnoff) компании RCA (Принстон, штат Нью-Джерси).

Конструктивно дисплей состоит из ЖК-матрицы (стеклянной пластины, между слоями которой и распологаются жидкие кристаллы), источников света для подсветки, контактного жгута и обрамления (корпуса), чаще пластикового, с металлической рамкой жёсткости.

Каждый пиксель ЖК-матрицы состоит из слоя молекул между двумя прозрачными электродами, и двух поляризационных фильтров, плоскости поляризации которых (как правило) перпендикулярны. В отсутствие жидких кристаллов свет, пропускаемый первым фильтром, практически полностью блокируется вторым.

Поверхность электродов, контактирующая с жидкими кристаллами, специально обработана для изначальной ориентации молекул в одном направлении. В TN-матрице эти направления взаимно перпендикулярны, поэтому молекулы в отсутствие напряжения выстраиваются в винтовую структуру. Эта структура преломляет свет таким образом, что до второго фильтра плоскость его поляризации поворачивается и через него свет проходит уже без потерь. Если не считать поглощения первым фильтром половины неполяризованного света, ячейку можно считать прозрачной.

Если же к электродам приложено напряжение, то молекулы стремятся выстроиться в направлении электрического поля, что искажает винтовую структуру. При этом силы упругости противодействуют этому, и при отключении напряжения молекулы возвращаются в исходное положение. При достаточной величине поля практически все молекулы становятся параллельны, что приводит к непрозрачности структуры. Варьируя напряжение, можно управлять степенью прозрачности.

Если постоянное напряжение приложено в течение долгого времени, жидкокристаллическая структура может деградировать из-за миграции ионов. Для решения этой проблемы применяется переменный ток или изменение полярности поля при каждой адресации ячейки (так как изменение прозрачности происходит при включении тока, вне зависимости от его полярности).

Во всей матрице можно управлять каждой из ячеек индивидуально, но при увеличении их количества это становится трудновыполнимо, так как растёт число требуемых электродов. Поэтому практически везде применяется адресация по строкам и столбцам.

Проходящий через ячейки свет может быть естественным — отражённым от подложки (в ЖК-дисплеях без подсветки). Но чаще применяют искусственный источник света, кроме независимости от внешнего освещения это также стабилизирует свойства полученного изображения.

Таким образом, полноценный монитор с ЖК-дисплеем состоит из электроники, обрабатывающей входной видеосигнал, ЖК-матрицы, модуля подсветки, блока питания и корпуса с элементами управления. Именно совокупность этих составляющих определяет свойства монитора в целом, хотя некоторые характеристики важнее других.

• Газоразрядный экран ( «плазменная панель») — устройство отображения информации, использующее в своей работе явления электрического разряда в газе и возбуждаемого им свечения люминофора

Принцип работы плазменных панелей был разработан в университете Иллинойса в 1964 году

Под видимой стеклянной поверхностью — по всему экрану — расположены длинные, прозрачные дисплейные электроды, изолированные сверху листом диэлектрика, а снизу слоем оксида магния (MgO).

Под дисплейными электродами располагаются ячейки пикселей RGB, выполненные в форме крохотных коробочек, изнутри покрытых цветным люминоформами. Под ячейками находится конструкция из адресных электродов, расположенных под углом 90 градусов к дисплейным электродам и проходящих через соответствующие цветные подпиксели. Следом располагается защитный для адресных электродов уровень, закрытый задним стеклом.

Прежде, чем плазменный дисплей будет запаян, в пространство между ячейками впрыскивается под низким давлением смесь двух инертных газов — ксенона и неона. Для ионизации конкретной ячейки создается разность напряжений между дисплейным и адресным электродами, расположенными друг напротив друга выше и ниже ячейки.

Для создания органических светодиодов (OLED) используются тонкопленочные многослойные структуры, состоящие из слоев нескольких полимеров. При подаче на анод положительного относительно катода напряжения, поток электронов протекает через прибор от катода к аноду. Таким образом катод отдает электроны в эмиссионный слой, а анод забирает электроны из проводящего слоя, или другими словами анод отдает дырки в проводящий слой. Эмиссионный слой получает отрицательный заряд, а проводящий слой положительный. Под действием электростатических сил электроны и дырки движутся навстречу друг к другу и при встрече рекомбинируют. Это происходит ближе к эмиссионному слою, потому что в органических полупроводниках дырки обладают большей подвижностью, чем электроны. При рекомбинации происходит понижение энергии электрона, которое сопровождается испусканием (эмиссией) электромагнитного излучения в области видимого света. Поэтому слой и называется эмиссионным.

Схема 2х слойной OLED-панели: 1. Катод(−), 2. Эмиссионный слой, 3. Испускаемое излучение, 4. Проводящий слой, 5. Анод (+)

Прибор не работает при подаче на анод отрицательного относительно катода напряжения. В этом случае дырки движутся к аноду, а электроны в противоположном направлении к катоду, и рекомбинации не происходит.

В качестве материала анода обычно используется оксид индия, легированный оловом. Он прозрачный для видимого света и имеет высокую работу выхода, которая способствует инжекции дырок в полимерный слой. Для изготовления катода часто используют металлы, такие как алюминий и кальций, так как они обладают низкой работой выхода, способствующей инжекции электронов в полимерный слой

Основные параметры мониторов

• Вид экрана — стандартный (4:3) и широкоформатный

• Размер экрана — определяется длиной диагонали

• Разрешение — число пикселей по вертикали и горизонтали

• Глубина цвета — количество бит на кодирование одного пикселя (от монохромного до 32-битного)

• Размер зерна или пикселя

• Частота обновления экрана

• Скорость отклика пикселей (не для всех типов мониторов)

• Угол обзора

Видеока́рта (известна также как графи́ческая пла́та, графи́ческая ка́рта, видеоада́птер) (англ. videocard) — устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора

Современная видеокарта состоит из следующих частей:

• графический процессор (Graphics processing unit — графическое процессорное устройство) — занимается расчётами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчёты для обработки команд трёхмерной графики. Является основой графической платы, именно от него зависят быстродействие и возможности всего устройства. Современные графические процессоры по сложности мало чем уступают центральному процессору компьютера, и зачастую превосходят его как по числу транзисторов, так и по вычислительной мощности, благодаря большому числу универсальных вычислительных блоков.

• видеоконтроллер — отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды RAMDAC на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора. Кроме этого, обычно присутствуют контроллер внешней шины данных (например, PCI или AGP), контроллер внутренней шины данных и контроллер видеопамяти. Ширина внутренней шины и шины видеопамяти обычно больше, чем внешней (64, 128 или 256 разрядов против 16 или 32), во многие видеоконтроллеры встраивается ещё и RAMDAC. Современные графические адаптеры (ATI, nVidia) обычно имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый.

• видеопамять — выполняет роль кадрового буфера, в котором хранится изображение, генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и выводимое на экран монитора (или нескольких мониторов). В видеопамяти хранятся также промежуточные невидимые на экране элементы изображения и другие данные. Видеопамять бывает нескольких типов, различающихся по скорости доступа и рабочей частоте. Современные видеокарты комплектуются памятью типа DDR, DDR2, GDDR3, GDDR4 и GDDR5. Следует также иметь в виду, что помимо видеопамяти, находящейся на видеокарте, современные графические процессоры обычно используют в своей работе часть общей системной памяти компьютера, прямой доступ к которой организуется драйвером видеоадаптера через шину AGP или PCIE. В случае использования архитектуры UMA в качестве видеопамяти используется часть системной памяти компьютера.

• цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП, RAMDAC — Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) — служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор. Возможный диапазон цветности изображения определяется только параметрами RAMDAC. Чаще всего RAMDAC имеет четыре основных блока — три цифроаналоговых преобразователя, по одному на каждый цветовой канал (красный, зелёный, синий, RGB), и SRAM для хранения данных о гамма-коррекции. Большинство ЦАП имеют разрядность 8 бит на канал — получается по 256 уровней яркости на каждый основной цвет, что в сумме дает 16,7 млн цветов (а за счёт гамма-коррекции есть возможность отображать исходные 16,7 млн цветов в гораздо большее цветовое пространство). Некоторые RAMDAC имеют разрядность по каждому каналу 10 бит (1024 уровня яркости), что позволяет сразу отображать более 1 млрд цветов, но эта возможность практически не используется. Для поддержки второго монитора часто устанавливают второй ЦАП. Стоит отметить, что мониторы и видеопроекторы, подключаемые к цифровому DVI выходу видеокарты, для преобразования потока цифровых данных используют собственные цифроаналоговые преобразователи и от характеристик ЦАП видеокарты не зависят.

• видео-ПЗУ (Video ROM) — постоянное запоминающее устройство, в которое записаны видео-BIOS, экранные шрифты, служебные таблицы и т. п. ПЗУ не используется видеоконтроллером напрямую — к нему обращается только центральный процессор. Хранящийся в ПЗУ видео-BIOS обеспечивает инициализацию и работу видеокарты до загрузки основной операционной системы, а также содержит системные данные, которые могут читаться и интерпретироваться видеодрайвером в процессе работы (в зависимости от применяемого метода разделения ответственности между драйвером и BIOS). На многих современных картах устанавливаются электрически перепрограммируемые ПЗУ (EEPROM, Flash ROM), допускающие перезапись видео-BIOS самим пользователем при помощи специальной программы.

• система охлаждения — предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах.

Правильная и полнофункциональная работа современного графического адаптера обеспечивается с помощью видеодрайвера — специального программного обеспечения, поставляемого производителем видеокарты и загружаемого в процессе запуска операционной системы. Видеодрайвер выполняет функции интерфейса между системой с запущенными в ней приложениями и видеоадаптером. Так же как и видео-BIOS, видеодрайвер организует и программно контролирует работу всех частей видеоадаптера через специальные регистры управления, доступ к которым происходит через соответствующую шину.

Лекция №9 Акустическая система ПК. Основные компоненты АС. Принцип работы и тех-характеристики звуковых карт, акустических систем.

Акустической системой называется громкоговоритель, предназначенный для использования в качестве функционального звена в бытовой радиоэлектронной аппаратуре. Под «громкоговорителем» понимается «устройство для эффективного излучения звука в окружающее пространство в воздушной среде, содержащее одну или несколько головок громкоговорителей, при наличии акустического оформления, электрических устройств (фильтры, трансформаторы, регуляторы и т.п.). В соответствии с определением Международного электротехнического словаря МЭК 50 (801) термин «громкоговоритель» может применяться как к «акустической системе», так и к одиночному громкоговорителю, который в отечественных стандартах называется «головкой громкоговорителя (ГГ)». Однако в технической литературе термин «громкоговоритель» обычно применяется к одиночным громкоговорителям, а многополосные системы, в зависимости от их назначения, называются «акустические системы», «звуковые колонки» и т.д.

Варианты АС по низкочастотному оформлению корпуса:

• плоский экран

• открытый корпус

• закрытый ящик

• корпус с фазоинвертором

• пассивный излучатель

• корпус с лабиринтом

• TQWP

• рупор

• бандпасс

• полосовой резонатор

• громкоговоритель с ЭМОС

Акустические системы, встроенные в корпус радиоэлектронной аппаратуры (телевизор, магнитофон, приемник), называются «встроенными»; акустические системы, конструктивно не связанные с используемой аппаратурой, называются «выносными». Акустические системы АС являются конечным звеном бытовых звуковоспроизводящих трактов, в значительной степени определяющим их качество звучания.

Значительный прогресс в развитии бытовой радиоэлектронной аппаратуры за последние годы обусловил рост объемов производства и увеличение числа моделей «выносных» и «встроенных» АС в отечественной и зарубежной промышленности.

В выносных АС, как правило, используется многополосный принцип построения, т.е. весь воспроизводимый диапазон частот подразделяется на несколько частотных поддиапазонов, каждый из которых воспроизводится своим ГГ, который в зависимости от этого называется низко-, средне- или высокочастотным. В зарубежной литературе встречаются названия subwoofer — «супернизкочастотный» и supertweeter — «супервысокочастотный» ГГ. Под этими названиями обычно понимаются ГГ, эффективно воспроизводящие частоты соответственно ниже 25 Гц или выше 20 кГц. В АС высшей категории обычно используется три или четыре частотных поддиапазона; в массовых АС часто применяют одно- или двухполосный принцип построения. Это связано с тем, что применение одного широкополосного громкоговорителя не позволяет обеспечить равномерность АЧХ акустической мощности в полном диапазоне частот и снизить уровень интермодуляционных искажений. Требования к ГГ, работающим в различных частотных диапазонах, существенно отличаются.

Низкочастотные ГГ должны обладать значительной мощностной н температурной устойчивостью (современные ГГ используются при мощности музыкальных сигналов 100-150 Вт, увеличение температуры при этом достигает 150-200 °С); обеспечивать линейность упругих характеристик при больших смещениях; низкие резонансные частоты; сохранение поршневого характера колебаний в возможно более широком диапазоне частот. Как правило, в качестве низкочастотных ГГ используются конусные электродинамические громкоговорители прямого излучения. Отечественной промышленностью выпускалась только одна модель АС 25 АСЭ-101 «Статик», где в качестве низкочастотного используется электростатический излучатель.

К среднечастотным ГГ, используемым в АС, также предъявляются требования к мощностной и температурной устойчивости, обеспечению уровня линейных и нелинейных искажений, близких к субъективным порогам восприятия, которые в области средних частот достигают своих минимальных значений. В качестве среднечастотных используются как конусные, так и купольные электродинамические ГГ, кроме того, значительно шире применяются электростатические излучатели, изодинамические, излучатели Хейла.

Высокочастотные ГГ в современных АС должны обеспечивать воспроизведение высокочастотной части диапазона до 20-30 кГц, увеличение динамического диапазона до 100-110 дБ и устойчивость к тепловым перегрузкам. В большинстве моделей применяются купольные электродинамические ГГ, однако за последние годы все больше используются нетрадиционные конструкции излучателей всех видов: пьезокерамические, электростатические, излучатели Хейла и др.

Корпус АС является основным конструктивным элементом, формирующим ее электроакустические характеристики в области низких частот за счет регулирования нагрузки на тыловую поверхность диффузора и использования или подавления излучения этой поверхности. Он оказывает существенное влияние на электроакустические параметры АС как в области низких частот (такие как амплитудно-частотная характеристика — АЧХ, фазочастотная — ФЧХ, характеристика направленности — ХН, коэффициент нелинейных искажений), так и в области средних и высоких частот за счет колебаний стенок корпуса на его внутреннего объема, а также за счет влияния формы корпуса на характер дифракционных эффектов.

Наиболее распространенными типами корпусов в современных АС являются закрытый корпус, фазоинверсного типа и корпус с пассивным излучателем (рис. 2). Существуют также и другие виды реже используемых корпусов: «свернутый рупор, «лабиринт», трансмиссионная линиям и т.д.

Закрытый корпус служит для подавления излучения тыловой поверхности диффузора ГГ.

Корпус фазоинверсного типа отличается наличия в нем отверстия или отверстия с трубкой, что увеличивает уровень звукового давления в определенной области низких частот благодаря излучению тыловой поверхности диффузора.

Довольно широко применяется корпус, в котором вместо отверстия или трубки используется пассивный излучатель, представляющий собой громкоговоритель с подвижной системой без магнитной цепи и звуковой катушки. Пассивный излучатель позволяет также увеличить уровень звукового давления за счет использования тылового излучения, особенно в области частоты резонанса системы, образуемой за счет массы подвижной системы излучателя, гибкости его подвеса и содержащегося в корпусе воздуха.

В связи со значительным возрастанием мощности подводимых к АС музыкальных сигналов, часто применяются электронные устройства для защиты ГГ от механических и тепловых перегрузок.

3ащита как от длительных, так и от кратковременных перегрузок достигается применением различных вариантов пороговых схем. Пороговые схемы обычно нагружаются на ключевые цепи, включающие питание реле, коммутирующих головки ГГ. Для защиты от кратковременных перегрузок применяются релейные устройства с порогами срабатывания существенно меньшими, чем тепловые постоянные головок Т_пор=10-20 мс.

Во многих АС используются различные – варианты индикации перегрузок, например на светодиодах, включающихся в момент срабатывания реле. Подобные схемы применены в отечественной системе 100 АС-003 «Орбита».

В ряде АС используются схемы, предназначенные для коррекции формы АЧХ в различных поддиапазонах (НЧ, СЧ, ВЧ), называемые регуляторами тембра. Как правило, они реализуются в виде пассивных Г-образных или дискретных аттенюаторов, позволяющих изменять уровень сигнала.

Клеммы в АС высшего класса обычно применяются типа пружинного типа специальной конструкции.

Лекция №10 Классификация устройств вывода информации на печать. Принцип работы и технические характеристики. Параметры работы ПУ.

Введенная в компьютер информация преобразуется с помощью программ в некий конечный результат, который необходим человеку. Однако в компьютере этот результат обработки хранится в двоичном коде и совершенно непонятен человеку. Для преобразования двоичных кодов в форму, понятную человеку, необходимы специальные аппаратные средства, которые получили название устройств вывода.

Устройства вывода — аппаратные средства для преобразования компьютерного (машинного) представления информации в форму, понятную человеку.

Для нормальной работы устройства вывода, так же как и устройства ввода, необходимы управляющий блок (контроллер, или адаптер), специальные разъемы и электрические кабели и обязательно — управляющая программа (драйвер). Только при выполнении этих условий устройство вывода обеспечивает необходимую человеку форму представления выводимых результатов в виде текста, изображения, звука и пр. Многообразие устройств вывода определяется различными физическими принципами, которые заложены в основу их работы.

Среди устройств вывода можно выделить по форме представления информации несколько классов : мониторы, принтеры, плоттеры, устройства звукового вывода.

Монитор предназначен для отображения символьной и графической информации.

Мониторы могут быть выполнены на базе электронно-лучевых трубок или в виде жидкокристаллических панелей.

У портативных компьютеров мониторы выполнены в виде жидкокристаллических панелей. Компактные размеры мониторов на жидких кристаллах, представляющих собой плоские экраны, а также отсутствие вредных факторов, влияющих на здоровье человека, делают данный вид мониторов все более популярным и для стационарных компьютеров.

Основными характеристиками мониторов, реализованных на базе электронно-лучевой трубки, являются:
-разрешающаяспособность экрана,
- расстояние между точками на экране,
- длина диагонали экрана.

Разрешающая способность экрана

Любое изображение на экране представляется набором точек, которые называются пикселями (от англ. Picture's ELement — элемент картины). Число точек по горизонтали и вертикали экрана определяет разрешающую способность монитора. Стандартный режим работы современного монитора поддерживает разреше ние 800x600, 1024x768 точек и другие режимы. Чем выше разрешающая способность монитора, тем качественнее изображение.

В текстовом режиме на экран выводятся только известные компьютеру символы, а в графическом — любое изображение, состоящее из точек. Для представления любого символа в текстовом режиме используется фиксированное количество пикселей, например 8x8 или 8x14.

Мониторы бывают черно-белые (монохромные) и цветные. Цветные изображения получаются путем смешивания трех базовых цветов: красного, зеленого, синего. Базовые цвета создаются тремя электронными лучами, каждый из которых отвечает за свой цвет. Все многообразие оттенков объясняется суммированием базовых цветов в различных пропорциях.

Вспомните урок рисования, когда для получения желаемого оттенка приходилось смешивать краски. Так, для получения бирюзового цвета достаточно смешать зеленую и синюю краски, а малиновый цвет получается путем добавления синего цвета к красному.

Расстояние между точками на экране

Четкость изображения на мониторе определяется расстоянием между точками на экране, или величиной шага («размером зерна»). Значение данного параметра колеблется от 0,22 до 0,43 мм. Чем меньше эта величина, тем качественнее изображение.

Длина диагонали экрана

Этот параметр измеряется в дюймах и колеблется в диапазоне от 9" до 41". Выбор размера монитора зависит от области использования персонального компьютера. Для учебных и бытовых целей наиболее популярными являются мониторы с диагональю 14 и 15 дюймов. Работа со специализированными графическими пакетами требует использования мониторов большей диагонали, например 17 дюймов. В системах автоматизированного проектирования, где необходимо одновременно отображать большой объем графической информации, для эффективной работы желательно использование мониторов с диагональю в 21 дюйм и более. 

Разрешающая способность экрана во многом определяется соотношением длины диагонали и величины шага (таблица 20.1). Например, при размере диагонали 14 дюймов и величине шага 0,28 мм оптимальный режим работы монитора обеспечивается при разрешении 800 на 600 точек.

Видеокарта

Реально получаемые режимы работы монитора зависят от типа видеокарты, которая обеспечивает управление и взаимодействие монитора с персональным компьютером. Видеокарта, или видеоадаптер, устанавливается на системной плате в системном блоке компьютера и поставляется с набором программ-драйверов. Монитор, видеоадаптер и набор программ-драйверов образуют видеосистему персонального компьютера.

Принтеры предназначены для вывода результатов на бумагу. При этом происходит преобразование машинного представления информации в символы (буквы, цифры, знаки). Любой символ выводится на печать в виде множества точек. Формирование изображения осуществляется головкой печатающего устройства. Печать каждой строки производится в двух направлениях: печатающая головка двигается слева направо и справа налево. Переход к выводу следующей строки осуществляется с помощью специального механизма протягивания бумаги между валиками принтера. Функциональные возможности современных принтеров позволяют выводить различный текст, рисунки, графики не только на бумагу, но и на специальную пленку, например для создания слайдов.

По способу формирования выводимой информации принтеры делятся на:
-последовательные, когда документ формируется символ за символом;
-строчные, когда формируется сразу вся строка;
- страничные, когда формируется изображение целой страницы.

По количеству цветов, используемых при печати документа, различают принтеры черно-белые и цветные.

По способу печати принтеры бывают ударные и безударные.

Важнейшими характеристиками принтеров являются:

- ширина каретки принтера, определяющая максимально возможный формат документа:А4 или A3;
- скорость печати, определяющая число знаков или количество страниц, распечатываемых принтером в секунду или минуту; 
- разрешающая способность принтера, определяющая качество печати как число точек на дюйм — dpi (dots per inch) при выводе символа.

Матричные принтеры относятся к ударным печатающим устройствам, так как изображение формируется с помощью комплекта иголок (матрицы), ударяющих по бумаге через красящую ленту, помещенную в специальный футляр — картридж.

Струйные принтеры относятся к безударным устройствам, так как головка печатающего устройства не касается бумаги. Благодаря этому их работа практически бесшумна.

Для получения изображения используют специальные чернила, а вместо печатающей головки установлен картридж, похожий на перевернутую чернильницу, в которой из отверстий (сопел) выбрасываются тонкие струи чернйл. Мельчайшие капельки их отклоняются под действием управляющих электромагнитов и, достигнув бумаги, создают требуемое изображение. Количество сопел колеблется от 12 до 64. Чем больше сопел, тем выше качество печати. Струйные принтеры обеспечивают получение изображения по качеству, близкому к типографскому, что определяет широкую сферу использования струйных принтеров для создания различных документов.

Скорость печати струйных принтеров значительно выше, чем матричных. К сожалению, и стоимость печати струйными принтерами также существенно выше. Работая со струйным принтером, нельзя забывать, что чернила при соприкосновении с водой имеют свойство растекаться. Поэтому использовать данный тип принтеров можно только в сухих помещениях. По этой же причине в струйном принтере используется только высококачественная гладкая бумага.

В лазерных принтерах для формирования изображения используется лазерный луч.

С помощью системы линз тонкий луч лазера формирует электронное изображение на светочувствительном барабане.

К заряженным участкам электронного изображения притягиваются частички порошка-красителя (тонера), который затем переносится на бумагу.

Лазерные принтеры обеспечивают высокое качество печати и значительную скорость вывода — от нескольких страниц в минуту при цветной и до десятка с лишним страниц в минуту при черно-белой печати.

Эти свойства лазерного принтера определяют его использование в качестве сетевого принтера, обеспечивающего режимы коллективного доступа. Лазерные принтеры находят широкое применение в издательской деятельности.

Плоттеры, иначе называемые графопостроителями, предназначены для вывода графической информации, создания схем, сложных архитектурных чертежей, художественной и иллюстративной графики, карт, трехмерных изображений. Плоттеры используются для производства высококачественной цветной документации и являются незаменимыми для художников, дизайнеров, оформителей, инженеров, проектировщиков.

Размеры выходных документов на плоттере превышают размеры документов, которые можно создавать с помощью принтера. Максимальная длина печатаемого материала ограничена, как правило, длиной рулона бумаги, а не конструкцией плоттера.

Изображение на бумаге формируется с помощью печатающей головки. Точка за точкой изображение наносится на бумагу (кальку, пленку), отсюда и название графопостроителя — плоттер (от англ. to plot — вычерчивать чертеж).

К основным характеристикам плоттеров относятся:

- скорость вычерчивания изображения, измеряемая в миллиметрах в секунду;
- скорость вывода, определяемая количеством условных листов, распечатываемых в минуту;
- разрешающая способность, измеряемая, аналогично принтеру, в dpi (количество точек на дюйм).

Устройства звукового вывода

Трудно представить себе современный компьютер молчаливым, без возможности услышать различные звуки — сигналы, музыку, человеческую речь. Для этого g к компьютеру подсоединяют ко- лонки или наушники, которые преобразуют данные в двоичном представлении в звук.

Устройства голосового вывода при наличии соответствующих программ в компьютере могут воспроизводить звуки, подобные человеческой речи. Примеры использования речевого вывода мы находим в современных супермаркетах на выходном контроле для подтверждения покупки, в телефонных устройствах, в автомобильном оборудовании. Широкое распространение эти устройства находят также в образовании при обучении иностранным языкам.

Лекция №11 Манипуляторы. Принцип работы и тех-характеристики клавиатуры, мыши, джойстика, трекбола, дигитайзера.

Клавиатура

Компью́терная клавиату́ра —устройство, позволяющее пользователю вводить информацию в компьютер (устройство ввода). Представляет собой набор клавиш (кнопок), расположенных в определённом порядке.

В большинстве компьютерных клавиатур контакты клавиш соединены в матрицу. Контроллер клавиатуры последовательно подаёт потенциал на ряды клавиш и по появлению сигнала на выходном шлейфе распознаёт, какая клавиша нажата. Нажатие трёх клавиш, одна из которых находится на пересечении дорожек, ведущих к двум другим клавишам, приводит к регистрации фантомного нажатия четвёртой. В недорогих клавиатурах производится оптимизация разводки с целью не допустить подобных случаев для наиболее распространённых сочетаний, а в неоднозначных случаях нажатие третьей клавиши игнорируется. Более дорогие клавиатуры могут иметь на каждой клавише диод^[2].

Наиболее распространённый тип клавиатур — мембранные с резиновыми толкателями, служащими одновременно и для создания усилия нажатия на мембрану и возврата после отпускания клавиши. Более дорогие модели могут использовать подпружиненные металлические контакты, герконы или ёмкостные сенсоры.

Способы связи клавиатуры с компьютером

• Непосредственное подключение матрицы к процессору — применялось в микрокомпьютерах 1970-80-х. Опросом матрицы занимался процессор, периодически прерывая работу текущей программы. Достоинства такого подхода — дешевизна и максимальная гибкость, возможно например опрашивать не всю матрицу. Недостатки: трата процессорного времени на опрос клавиатуры; необходимость подключения клавиатуры многопроводным шлейфом; несовместимость клавиатур разных моделей компьютеров. Примеры компьютеров с такой клавиатурой: ZX-Spectrum, Commodore PET.

• Передача ASCII-символа — применялась в терминалах и некоторых компьютерах 1970-80-х. Процессор освобождён от опроса клавиатуры, этим занимается специальный контроллер. Этот контроллер возвращает ASCII-код символа исходя из нажатой клавиши и положения клавиш-модификаторов. Такой способ требует меньше нагрузки на процессор, чем предыдущий, но нет возможности считывать состояние клавиш-модификаторов, определить, нажата ли та или иная клавиша в текущий момент, а также ограничивает использование сочетаний клавиш. Кроме того, раскладка такой клавиатуры задана жёстко, для переключения раскладки требуется внесение изменений в схему контроллера. Примеры компьютеров с такой клавиатурой: Apple II, БК-0010.

• Передача скан-кода — наиболее распространённый способ с появлением IBM PC. В этом случае опросом также занимается контроллер клавиатуры, например для PC (PS/2)-клавиатур аналогичный Intel 8042^[3]. Однако каждой клавише, в том числе клавишам-модификаторам, присваивается собственный скан-код, не соотносящийся напрямую с кодом символа ASCII. При нажатии или отпускании клавиши передаётся этот скан-код и признак нажатия/отпускания. Сопоставление скан-кода с кодом символа производится программным обеспечением самого компьютера. Данный подход совмещает достоинства двух предыдущих.

Мышь

Манипуляторное и координатное устройство ЭВМ. Является дополнением к клавиатуре и необходимой частью оборудования при пользовании графическим интерфейсом. Различия в конструкции манипуляторов типа «мышь»: форма корпуса, количество клавиш (кнопок) манипулятора и выполняемых ими функций. Например, в модели т.н. «Думающей мыши» [Thinking Mouse] фирмы Kensington (США) предусмотрено 4 клавиши, каждой из которых можно назначать по желанию пользователя различные функции или даже группы функций.

Щелчок [click] - Действие, связанное с быстрым нажатием и отпусканием клавиши (кнопки) мыши для выполнения соответствующей функции, например, - установке курсора на выбранной позиции экрана.

· Двойной щелчок [double click] - Действие, связанное с двукратным быстрым нажатием и отпусканием клавиши (кнопки) мыши для выполнения соответствующей функции, например, - выделением на экране выбранного слова.

Джойстик.

Координатное и манипуляторное устройство ЭВМ в виде рукоятки с кнопками. Используется в тренажерах и совместно с игровыми программами. Разновидностью игровых джойстиков являются «геймпады», выполненные в виде малогабаритных панелей, снабженных функциональными кнопками и переключателями. Вследствие развития индустрии компьютерных игр джойстики превратились в своеобразные программно-аппаратные комплексы, конфигурация которых ориентирована на особенности различных видов игр и вкусы игроков. Некоторые часто встречающиеся элементы управления на джойстиках и соответствующая им терминология:

• Fire Buttons - Кнопки ведения стрельбы. Чтобы обеспечить возможность «ведения огня» из разных видов «оружия» производители игровых манипуляторов устанавливают на них несколько кнопок, использование которых пользователь может программировать;

• Throttle Control - Устройство управления движением, состоящее из кнопок и переключателей, обеспечивающее управление скоростью движения в авиа-, автомобильных и других симуляторах, а также в любых трехмерных играх. Иногда Throttle, имеющий множество кнопок, позволяет реализовать дополнительные функции переключения типов оружия, «миссий» (частей игры).;

• Rudder Control - Функция управления «рулями высоты» для игровых симуляторов летательных аппаратов;

• X, Y trimmers - Регуляторы (триммеры) по осям X и Y, позволяющие перед началом игры настраивать манипулятор с целью обеспечения устойчивого нулевого положения, углов отклонения и других параметров;

• 2/4/8-way-switches - Специальный тип переключателей, необходимых для для управления действиями, связанными с определением или изменением направления (например, вида, взгляда, линии визирования, прицела.). В зависимости от сложности манипуляторов, таких переключателей может быть от одного до четырех;

• Turbo/auto fire - Специальные кнопки, работающие в режиме «нажатого спускового курка» и предназначенные для имитации непрерывной стрельбы не занимая для этой цели пальцев рук, которые остаются свободными для выполнения других операций;

• Hat Switch - Переключатель видов. Обычно располагается на верхней части рукоятки («на макушке»).

• Трекбол

• Разновидности координатных и манипуляторных устройств, заменяющих «мышь» в портативных ПЭВМ. Конструкция трекбола характеризуется тем, что в отличие от мыши он крепится неподвижно (например, к клавиатуре), поэтому его иногда называют «стационарной мышью». Манипулирование позицией курсора на экране монитора при этом производится шариком обращенным не вниз, как у мыши, а вверх.

Дигитайзер

Координатное и манипуляторное устройство в виде малогабаритного планшета, преобразующего движение по его поверхности пальца в движение курсора на экране монитора. Снабжается также клавишами управления подобно «мыши». В некоторых сенсорных манипуляторах (например, GlidePoint фирмы Cirque - США) функции клавиш может выполнять однократное или двукратное прикосновение к экрану, которое соответственно воспринимается как «щелчок» или «двойной щелчок» левой клавиши «мыши».

Разновидности дигитайзеров:

• Графический планшет, планшет, дигитайзер, планшетный дигитайзер [graphic tablet, bit pad, digitizer] - Средство бесклавиатурного ввода данных и графических изображений в ЭВМ, позволяющее, например, вводить от руки текст, рисунки, диаграммы, ставить подпись в текстовом редакторе, рисовать. Конструкция устройства включает собственно планшет и «указатель». Принцип действия планшета основан на фиксации положения курсора на его поверхности при помощи встроенной сетки. Шаг сетки определяет разрешающую способность устройства, которая в настоящее время составляет от + 0,13 до + 0,75 мм. Различают электростатические и электромагнитные планшеты. Электромагнитные планшеты обладают по отношению к электростатическим более высокой разрешающей способностью и помехозащищенностью. Стандартные размеры рабочего поля планшета находятся в пределах от 6х8 дюйма до 44х62 дюйма (соответственно от порядка 15х20 см до 112х157 см). В качестве «указателей» применяются «перья» или «ручки», а также специальные манипуляторы, которые часто называют также «курсорами». Перья производятся с одной, двумя или тремя кнопками. Существуют простые перья и перья, чувствительные к давлению. Последние могут обеспечивать до 256 градаций нажима, позволяющих изменять толщину линии, оттенки цвета или яркости. Манипуляторы («курсоры») различаются по конструкции, форме и количеству управляющих клавиш (обычно - 4, 8, 12 или 16). Использование графических планшетов связано со специальным программным обеспечением, в том числе - драйверами, пакетами программ иллюстративной и художественной графики, САПР, распознавания рукописных текстов.

• SMART-board - «Интеллектуальная доска»: периферийное устройство, выполняющее функции «классной доски». По конструкции интеллектуальная доска подобна графическим планшетам. Её чувствительная поверхность представляет собой резистивную матрицу - двухслойную сетку из тончайших проводников, разделяемых воздушным зазором. Её разрешающая способность составляет 2000х2000 точек, что значительно выше, чем у существующих мониторов и проекторов.

Лекция №12 Параметры работы манипуляторных устройств ввода информации. Настройка параметров работы клавиатуры, мыши

При работе в Windows пользователь может произвести настройку устройств ввода, таких как мышь или клавиатура. Для того чтобы задать параметры работы мыши откройте панель управлений и произведите двойной щелчок на значке мышь. На экране отобразиться диалоговое окно задание параметров, состоящее из четырех закладок.

Кнопки мыши

На данной закладке производиться конфигурирование кнопок мыши. Можно задать режим инверсии, при котором правая кнопка будет выполнять роль - левой и наоборот. Также на данной закладке можно скорость двойного щелчка.

Указатели

Из этой закладки производиться задание указателей для мыши. При этом можно задать тип указателя для разных режимов работы.

Параметры указателя

На этой странице задаются параметры указателя. Такие как скорость его перемещения или позиционирование на кнопках диалогов. Также на данной закладке можно установить след для указателя мыши.

Оборудование

Закладка, на которой задаются свойства для устройств и драйвера для него.

Настройка клавиатуры

Для того чтобы произвести настройку клавиатуры откройте панель управления и дважды щелкните левой кнопкой мыши на значок клавиатура. На экране отобразиться дополнительное диалоговое окно, состоящее из двух закладок.

Скорость

На данной закладке задаются основные параметры работы клавиатуры, такие как: скорость повтора символов или задержка перед началом повтора символов. Также на данной закладке можно произвести настройку скорости мерцания курсора.

Оборудование

Закладка, на которой задаются свойства для устройств и драйвера для него. После того как настройка параметров завершена нажмите кнопку ОК, для того чтобы параметры вступили в силу.

Лекция №13 Классификация сканеров и МФУ. Принципы формирования изображения.

Сканером называется устройство, позволяющее вводить в компьютер в графическом виде текст, рисунки, слайды, фотографии и др. Сканеры можно классифицировать по следующим признакам:

* по способу форматированию (кодированию) изображения;

* по типу кинематического механизма (способу перемещения преобразователя свет-сигнал и оригинала относительно друг друга);

* по типу вводимого изображения;

* степени прозрачности оригинала;

* особенностям аппаратного и программного обеспечения.

Способ форматирования изображения

· Линейный

· Матричный

Кинематический механизм

· Ручной

· Настольный

· Комбинированный

Тип сканируемого изображения

· Черно-белый

· Полутоновый

· Цветной

Прозрачность оригинала

· Отражающий

· Прозрачный

Аппаратный интерфейс

· Специализированный

· Стандартный

Программный интерфейс

· Специализированный

· TWAIN - совместимый

Способ формирования изображения

Технология считывания данных в современных устройствах оцифровывания изображений реализуется на основе использования светочувствительных датчиков двух типов: приборов с зарядовой связью (ПЗС) или фотоэлектронных умножителей (ФЭУ).

Кинематический механизм

Определяющим фактором для данного критерия является способ перемещения считывающей головки сканера и бумаги относительно друг друга. Поэтому параметру сканеры подразделяются на две группы: - ручные и настольные.

Во всех сканерах имеются:

- источники света;

- механизм перемещения датчика (или система отклоняющих зеркал) вдоль оригинала, либо перемещение оригинала относительно датчика;

-  электронное устройство (для преобразования считанной информации в цифровую форму).

Ручной сканер

Сканирование осуществляется вручную последовательным перемещением сканера относительно оригинала.

В корпусе шириной не более 10-12см. размещаются лишь датчики и источник света.

Преимущество:

- низкая стоимость;

- небольшой размер;

- широкие возможности выбора оригинала.

Недостатки:

- не постоянство скорости перемещения сканера относительно оригинала вызывает искажение сканированного образа.

- Ограниченные возможности использования совместно с программами распознавания.

Настольные сканеры

К категории настольных сканеров относятся: - планшетные, роликовые, барабанные и проецируемые сканеры.

Планшетные сканеры

Основной отличительный признак планшетного сканера – сканирующая головка перемещается относительно бумаги с помощью шагового двигателя.

Преимущества: - простота и удобство в эксплуатации.

Недостаток: - большие габариты.

Роликовые сканеры (листовой сканер)

Оригинал пропускается через ролики механизма подачи бумаги и попадает в поле зрения линейки датчиков.

Режимы работы сканера:

- режим сканирования;

- режим факсимильной передачи.

Преимущества:

1. компактность;

2. возможность автоматического функционирования;

3. низкая стоимость.

Недостатки:

1. сложность выравнивания оригиналов;

2. ограниченный диапазон типов оригинала;

3. неудобство работы с листами разного размера;

4. возможность повреждения оригинала.

Барабанные сканеры

Оригинал закрепляется на поверхность прозрачного цилиндра из органического стекла (барабан) укрепленного на массивном основании. Барабан вращается с большой скоростью (от 300-1350 об/мин). Находящиеся рядом сканирующие датчики через маленькую апертуры, считывают изображение с высокой точностью.

Преимущества:

1. сканирование с наиболее высоким разрешением;

2. широкий диапазон типов оригиналов.

Недостатки:

1. большой размер;

2. невозможность непосредственного сканирования книг и журналов;

3. высокая стоимость этих устройств.

Проекционные сканеры

Проекционные сканеры напоминают фотоувеличитель или проекционный аппарат. Оригинал располагается изображением вверх на подсветке под сканирующей головкой на расстоянии около 30 см. Внутренний источник света не требуется, естественного освещения оказывается достаточным. Механизм поворота внутри головки датчика направляет «глаз» сканера на каждую линию оригинала.

Преимущества:

1. удобство выравнивания оригинала;

2. небольшая занимаемая площадь;

3. разнообразие сканируемых оригиналов (в том числе трехмерных);

4. возможность комбинирования плоских и трехмерных оригиналов.

Недостатки:

1. зависимость от источника внешнего освещения;

2. ограничения на размер оригинала;

3. трудность расположения нестандартных оригиналов (например: - книги в развернутом виде).

Матричные сканеры

В слайдовых сканерах, цифровых фото и кинокамерах ПЗС – датчики имеют форму прямоугольной матрицы, что позволяет формировать образ оригинала целиком, а не построчно.

К матричным сканерам относятся:

- цифровые камеры;

- устройства захвата видео - изображений.

Цифровые камеры

Цифровая камера больше похожа на компьютер (как носитель мультимедийной информации). При помощи цифровой камеры можно не только фиксировать изображение, но и записывать звук, параметры съемки и т.п.

Возможности цифровых камер:

1. возможна запись, как отдельных кадров, так и их последовательность;

2. имеют жесткий съемный диск объемом 100-170 Мб;

3. обеспечивают 24-36 – битовых представлений цвета;

4. обладают разрешением 30-70 линий на дюйм.

5. имеют жидкокристаллический экран, позволяющий просматривать и отбирать кадры.

Цифровые камеры подразделяются: - студийные, вне студийные и бытовые.

В бытовых камерах изображение с разрешением приемлемым для просмотра на мониторах или экранах TV, но не достаточно для печати.

Студийные и вне студийные цифровые камеры: - реализуют технологию трех - кадровой или однокадровой цветной съемки, используют матрицу ПЗС большого размера.

Лекция №14 Плоттеры (графопостроители). Виды, назначение и принципы работы. Ризографы. Уничтожители бумаг, коммутаторы связи.

Плоттер – усовершенствованный аналог принтера, предназначенный для построения изображений на подложках больших размеров и обработки готовых изделий.

В отличие от принтера плоттер или графопостроитель изготавливает широкоформатные изделия. Плоттеры предназначены для выпуска баннеров, географических карт, чертежей, масштабных проектов, открыток в 3D формате. Плоттер оснащен рядом дополнительных функций: устройство не только печатает полиграфическую продукцию, но и придает ей необходимую форму, разрезает готовые изделия согласно проектам.

На этом возможности графопостроителя не заканчиваются. В качестве подложки оборудование использует не только бумагу, но и ткань, пластик, плотный картон.

За счет многофункциональности плоттеры имеют внушительные размеры. Их невозможно отнести к офисному или домашнему техническому оснащению, устройства устанавливают в компаниях, занимающихся изготовлением рекламной продукции, широкоформатных информационных и учебных изданий.

Принцип работы плоттера

Первые модели плоттеров работали относительно двух плоскостей или координат X и Y. Бумага передвигалась по координату Х, а рисующее перо по координату Y.

Современные графические аппараты подключены к SCSI-интерфейсу и Ethernet. В их конструкции имеются собственный встроенный буфер, а также цифровой дисплей управления. Изображение с заданными параметрами разрабатывает компьютерная программа. Оператору остается только лишь отправить файл на печать.

Разновидности устройств

Графопостроители разделяются по категориям. В зависимости от возможности печатать цветом или создавать монохромные изображения. Классификация возможна также в зависимости от устройства оборудования и принципа работы. Более широкое разделение возможно по разным категориям: тип подложек, расходных материалов, наличие лазерных или струйных механизмов в конструкции, других особых характеристик.

Виды плоттеров, принцип их работы, плюсы и минусы. С труйные

Оборудование функционирует на основе устройства, распыляющего мельчайшие части чернил на поверхность запечатываемого материала через сопла. Достоинства струйных аппаратов:

• относительно невысокая цена при возможности печати цветных изображений;

• в современных моделях встроены специальные чипы, рассчитывающие расход чернил;

• отмечают качество технических систем плоттера, особенно системы подачи чернил.

Из недостатков выделяют получение недостаточно стойких отпечатков на влажных поверхностях. Необходимо уделять особое внимание качеству подложек.

Т вердочернильные

Этот вид плоттеров оснащен неподвижной печатающей головкой и вращающимся барабаном. Перед каждым циклом печати барабан очищается от чернил при помощи специальной смазки, которая подается на него автоматически. Большая разница между значениями температур барабана и головки позволяет чернилам затвердевать. Затем в ход вступает ролик, который переносит твердые чернила на носитель. Под воздействием той же разницы температур изображение быстро переносится, кроме этого:

• сохраняется качество отпечатков при относительно малых затратах;

• возможна высокая скорость печати – до 80 цветных отпечатков в формате A4 за одну минуту;

• подходит для печати глянцевых фотографий, которые не теряют вид и четкость.

Полиграфисты рекомендуют в обязательном порядке ознакомиться с инструкцией по работе твердочернильного аппарата. Если не следовать правилам и нарушать температурные режимы, чернила засохнут.

Л азерные

В лазерных моделях для печати и дальнейшего раскроя запечатанной заготовки используется электрографический луч. Точность лазерной технологии не подвергается сомнениям, аппарат работает на основе создания фотографического эффекта, который образуется в светочувствительных полупроводниковых слоях.

Лазерный луч создает изображение, которое притягивает тонер, а затем переносит его на подложку. Последняя нагревается, а частицы краски образуют рисунок или надпись. Технология пользуется популярностью, так как обеспечивает:

• качество печати на бумаге любого качества;

• несложное обслуживание и ремонтопригодность;

• простую настройку и управление без специальных навыков.

Лазерные графопостроители не терпят тряски и иных внешних воздействий при работе, должны быть установлены на идеально гладкую поверхность.

С ольвентные

Этот вид плоттеров пришел на смену и иногда используется наравне с аппаратами, работающими по водорастворимой технологии. Вместо воды, которая смачивает печатающую головку, используются сольвенты: специальные растворы. В их составе легкие углеводороды, которые выделяют из нефти и угля. Технология проявила себя с хорошей стороны:

• позволяет получать водостойкие оттиски;

• им не страшны ультрафиолетовые лучи и холод;

• это относительно недорогое оборудование.

Рекомендуется помнить, что сольвенты: это химические растворители, при взаимодействии с которыми нужно соблюдать осторожность.

С ублимационные

Работа аппарата построена на технике сублимации, которая подразумевает получение насыщенных оттенков под действием высокой температуры. Поры материала подложки раскрываются сильнее, в них проникает больше чернил, они лучше закрепляются, кроме этого:

• при невысоком разрешении 300 dpi цвета выглядят реалистично;

• появляется возможность четкого разделения цветов и их оттенков при многокрасочной печати;

• плоттер печатает на разных носителях, в том числе ткани и стекле.

Ограничение на использование подложек все же есть. К примеру, подойдет синтетика, но натуральный материал не пропечатается.

Р ежущие

Это скорее не разновидность плоттера, а дополнительная функция, которую аппарат выполняет. Готовую продукцию необходимо разрезать на этапе постпечатной подготовки. Ранее для этих целей требовалось дополнительное оборудование, сейчас лишние затраты на его приобретение исключены.

За счет режущих инструментов, которые управляются компьютерами, можно получить рельефные изображения нужных размеров. К примеру, изготовить эксклюзивные поздравительные адреса или открытки, рекламный баннер нестандартной формы и многое другое.

УФ-плоттер (UV-плоттер)

Г рафопостроитель работает на основе воздействия ультрафиолетового луча на краски, которые используются в процессе печати изделий в широком формате. UV или УФ-луч образовывает на поверхности подложки прочную пленку, которая сохраняет изображение, делает его стойким перед внешними воздействиями. Эта технология используется более 15 лет и отличается:

• производительностью процессов;

• хорошим качеством оттисков;

• разнообразием печатных подложек: кроме бумаги и пластика можно печатать на дереве и керамике.

Из недостатков отмечают повышенное потребление электроэнергии и необходимость содержать УФ-красители при определенных климатических условиях.

Латексный текстильный

Т ехнология относится к новинкам рынка полиграфических услуг. Основное отличие этого вида оборудования в использовании специальных латексных чернил. Красители совершенно безвредны и не выделяют неприятный запах.

Плоттер постепенно находит применение в интерьерной печати, а именно: в перенесении изображений на обои, постельное белье, шторы, другие предметы интерьера.

Текстильные плоттеры технически совершенствуются и в скором времени окончательно займут свою нишу.

Сведем в таблицу преимущества и недостатки печатного оборудования в широком формате

Достоинства и недостатки полиграфического оборудования

Преимущества плоттеров показало время:

• возможность изготавливать широкоформатную продукцию в высоком качестве;

• экономичность работы при малых энергетических затратах;

• широкое разнообразие подложек: от картона до листовой стали и фанеры;

• точность и скорость работы, редкие поломки: также атрибуты графопостроителя;

• функциональность, последние модели способны выполнять множество операций, в том числе через встроенные интернет сети;

• возможность сохранять шаблоны бесконечное количество раз, отчего качество продукции не ухудшается;

Из недостатков обычно выделяют только один: пока это еще громоздкие аппараты. Но со временем купить плоттер можно будет в более компактном исполнении, технологии не стоят на месте.

Лекция №15 Назначение и краткая характеристика сетей и сетевого оборудования: кабельная система, сетевые адаптеры, концентраторы, мосты и коммутаторы, принт-серверы.

Сеть представляет собой совокупность компьютеров, объединенных средствами передачи данных. Средства передачи данных в общем случае могут состоять из следующих элементов: связных компьютеров, каналов связи (спутниковых, телефонных, цифровых, волоконно-оптических, радио- и других), коммутирующей аппаратуры, ретрансляторов, различного рода преобразователей сигналов и других элементов и устройств.

Современные сети можно классифицировать по различным признакам: по удаленности компьютеров, топологии, назначению, перечню предоставляемых услуг, принципам управления (централизованные и децентрализованные), методам коммутации (без коммутации, телефонная коммутация, коммутация цепей, сообщений, пакетов и дейтаграмм и т. д.), видам среды передачи и т. д.

Сети условно разделяют на локальные и глобальные в зависимости от удаленности компьютеров.

Произвольная глобальная сеть может включать другие глобальные сети, локальные сети, а также отдельно подключаемые к ней компьютеры (удаленные компьютеры) или отдельно подключаемые устройства ввода-вывода. Глобальные сети бывают четырех основных видов: городские, региональные, национальные и транснациональные. В качестве устройств ввода-вывода могут использоваться, например, печатающие и копирующие устройства, кассовые и банковские аппараты, дисплеи (терминалы) и факсы. Перечисленные элементы сети могут быть удалены друг от друга на значительное расстояние.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляет собой коммуникационную систему, позволяющую совместно использовать ресурсы компьютеров, подключенных к сети, такие, как принтеры, плоттеры, диски, модемы, приводы CD-ROM и другие периферийные устройства. В локальных вычислительных сетях компьютеры расположены на расстоянии до нескольких километров и обычно соединены при помощи скоростных линий связи со скоростью обмена от 1 до 10 и более Мбит/с (не исключается случаи соединения компьютеров и с помощью низкоскоростных телефонных линий). ЛВС обычно развертываются в рамках некоторой организации (корпорации, учреждения). Поэтому их иногда называют корпоративными системами или сетями. Компьютеры при этом, как правило, находятся в пределах одного помещения, здания или соседних зданий.

Функции программного обеспечения компьютера, установленного в сети, условно можно разделить на две группы: управление ресурсами самого компьютера (в том числе и в интересах решения задач для других компьютеров) и управление обменом с другими компьютерами (сетевые функции).

Собственными ресурсами компьютера традиционно управляет ОС. Функции сетевого управления реализует сетевое ПО, которое может быть выполнено как в виде отдельных пакетов сетевых программ, так и в виде сетевой ОС.

Аппаратные средства ЛВС

Основными аппаратными компонентами ЛВС являются:

1. Рабочие станции (PC) – это, как правило, персональные ЭВМ, которые являются рабочими местами пользователей сети.

Требования, предъявляемые к составу PC, определяются характеристиками решаемых в сети задач, принципами организации вычислительного процесса, используемой ОС и некоторыми другими факторами. Иногда в PC, непосредственно подключенной к сетевому кабелю, могут отсутствовать накопители на магнитных дисках. Такие PC называют бездисковыми рабочими станциями. Однако в этом случае для загрузки в PC операционной системы с файл-сервера нужно иметь в сетевом адаптере этой станции микросхему дистанционной загрузки. Последняя поставляется отдельно, намного дешевле накопителей и используется как расширение базовой системы ввода-вывода BIOS. В микросхеме записана программа загрузки ОС в оперативную память PC. Основным преимуществом бездисковых PC является низкая стоимость, а также высокая защищенность от несанкционированного проникновения в систему пользователей и компьютерных вирусов. Недостаток бездисковой PC заключается в невозможности работать в автономном режиме (без подключения к серверу), а также иметь свои собственные архивы данных и программ.

2. Серверы в ЛВС выполняют функции распределения сетевых ресурсов. Обычно его функции возлагают на достаточно мощный ПК, мини-ЭВМ, большую ЭВМ или специальную ЭВМ-сервер. В одной сети может быть один или несколько серверов. Каждый из серверов может быть отдельным или совмещенным с PC. В последнем случае не все, а только часть ресурсов сервера оказывается общедоступной.

При наличии в ЛВС нескольких серверов каждый из них управляет работой подключенных к нему PC. Совокупность компьютеров сервера и относящихся к нему PC часто называют доменом. Иногда в одном домене находится несколько серверов. Обычно один из них является главным, а другие – выполняют роль резерва (на случай отказа главного сервера) или логического расширения основного сервера.

3. Линии передачи данных соединяют PC и серверы в районе размещения сети друг с другом. В качестве линий передачи данных чаще всего выступают кабели. Наибольшее распространение получили кабели на витой  паре (рис. 7.1,а) и коаксиальный кабель (рис. 7.1,б). Более перспективным и прогрессивным является оптоволоконный кабель. В последнее время стали появляться беспроводные сети, средой передачи данных в которых является радиоканал. В подобных сетях компьютеры устанавливаются на небольших расстояниях друг от друга: в пределах одного или нескольких соседних помещений.

а)	б)
Рис. 7.1. Сетевые кабели: а – кабель на основе скрученных пар (витая пара);  б – коаксиальный кабель

4. Сетевые адаптеры (интерфейсные платы) используются для подключения компьютеров к кабелю (рис. 7.2). Функцией сетевого адаптера является передача и прием сетевых сигналов из кабеля. Адаптер воспринимает команды и данные от сетевой операционной системы (ОС), преобразует эту информацию в один из стандартных форматов и передает ее в сеть через подключенный к адаптеру кабель.

Рис. 7.2. Сетевой адаптер

Используемые сетевые адаптеры имеют три основные характеристики: тип шины компьютера, к которому они подключаются (ISA, EISA, Micro Channel и пр.), разрядность (8, 16, 32, 64) и топология образуемой сети (Ethernet, Arcnet, Token-Ring).

К дополнительному оборудованию ЛВС относят источники бесперебойного питания, модемы, трансиверы, репитеры, а также различные разъемы (коннекторы, терминаторы).

Источники бесперебойного питания (ИБП) служат для повышения устойчивости работы сети и обеспечения сохранности данных на сервере. При сбоях по питанию ИБП, подключаемый к серверу через специальный адаптер, выдает сигнал серверу, обеспечивая в течение некоторого времени стабильное напряжение. По этому сигналу сервер выполняет процедуру завершения своей работы, которая исключает потерю данных. Основным критерием выбора ИБП является мощность, которая должна быть не меньше мощности, потребляемой подключаемым к ИБП сервером.

Трансивер – это устройство подключения PC к толстому коаксиальному кабелю. Репитер предназначен для соединения сегментов сетей. Коннекторы (соединители) необходимы для соединения сетевых адаптеров компьютеров с тонким кабелем, а также для соединения кабелей друг с другом. Терминаторы служат для подключения к открытым кабелям сети, а также для заземления (так называемые терминаторы с заземлением).

Модем используется в качестве устройства подключения ЛВС или отдельного компьютера к глобальной сети через телефонную связь.

Тест.

Задание 1

Вопрос:

Укажите верное высказывание

Выберите несколько из 3 вариантов ответа:

1) процессор - осуществляет все операции с числами

2) процессор -служит для хранения информации во время ее непосредственной обработки

3) процессор - осуществляет арифметические, логические операции и руководит работой всей машины с помощью электрических импульсов

Задание 2

Вопрос:

Какой стандарт является наиболее распространенным для сжатого аудио и видео

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1)MP 3

2)MPEG

3)WAV

4)JPEG

Задание 3

Вопрос:

Укажите верное высказывание

Выберите один из 3 вариантов ответа:

1) компьютер - это техническое средство, предназначенное для преобразования информации

2) компьютер предназначен только для хранения информации и команд

3) компьютер - универсальное средство для обработки информации

Задание 4

Вопрос:

Укажите устройства вывода

Выберите несколько из 4 вариантов ответа:

1) принтер

2) сканер

3) клавиатура

4) графический планшет

Задание 5

Вопрос:

Укажите верное высказывание

Выберите один из 3 вариантов ответа:

1) внешняя память - это память высокого быстродействия и ограниченной емкости

2) внешняя память предназначена для долговременного хранения информации независимо от того, работает ЭВМ или нет

3) внешняя память предназначена для долговременного хранения информации, только когда работает ЭВМ

Задание 6

Вопрос:

ОЗУ - это память, в которой:

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) хранится исполняемая в данный момент времени программа и данные, с которыми она непосредственно работает

2) хранится информация, присутствие которой постоянно необходимо в компьютере

3) хранится информация, независимо от того работает ЭВМ или нет

4) хранятся программы, предназначенные для обеспечения диалога пользователя с ЭВМ

Задание 7

Вопрос:

Укажите типы адаптеров видеосистемы

Выберите несколько из 5 вариантов ответа:

1)MDA

2)GVA

3)CGA

4)AGP

5)EGA

Задание 8

Вопрос:

Укажите верное высказывание

Выберите один из 3 вариантов ответа:

1) внутренняя память предназначена для долговременного хранения информации

2) внутренняя память - память высокого быстродействия и ограниченной емкости

3) внутренняя память производит арифметические и логические действия

Задание 9

Вопрос:

Винчестер предназначен для:

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) хранения информации, не используемой постоянно на компьютере

2) для постоянного хранения информации

3) подключения периферийных устройств к магистрали

4) управления работой ЭВМ по заданной программе.

Задание 10

Вопрос:

Принтеры с термопереносом восковой мастики -

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) это печатающие устройства, основанные на технологии термосублимации, когда происходит быстрый нагрев красителя, минующий фазу жидкости, и превращающий краситель сразу в пар.

2) это печатающие устройства, в которых изображение формируется на носителе из точек с помощью матрицы, которая печатает жидкими красителями (чернилами).

3) печатающие устройства, в которых изображение формируется печатающей головкой, которая состоит из иголок, приводимых в действие электромагнитами.

4) это когда термопластичное красящее вещество, нанесенное на тонкую подложку, попадает на бумагу именно в том месте, где нагревательными элементами (аналогами сопел и игл) печатающей головки обеспечивается должная температура.

Задание 11

Вопрос:

Укажите верное высказывание

Выберите несколько из 3 вариантов ответа:

1) устройство вывода - предназначено для программного управления работой вычислительной машины

2) устройство вывода - предназначено для обучения, для игры, для расчетов и для накопления информации

3) устройство вывода - предназначено для передачи информации от машины к человеку

Задание 12

Вопрос:

Что такое КЕШ-память?

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) память, в которой обрабатывается одна программа в данный момент времени

2) память, предназначенная для долговременного хранения информации, независимо от того работает ЭВМ или нет

3) это сверхоперативная память, в которой хранятся наиболее часто используемые участки оперативной памяти

4) память, в которой хранятся системные файлы операционной системы

Задание 13

Вопрос:

Сублимационные принтеры - это

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) это печатающие устройства, основанные на технологии термосублимации, когда происходит быстрый нагрев красителя, минующий фазу жидкости, и превращающий краситель сразу в пар.

2) это печатающие устройства, в которых изображение формируется на носителе из точек с помощью матрицы, которая печатает жидкими красителями (чернилами).

3) печатающие устройства, в которых изображение формируется печатающей головкой, которая состоит из иголок, приводимых в действие электромагнитами.

4) это печатающие устройства, в котором формирование изображения происходит путём непосредственного сканирования лазерным лучом фотобарабана принтера с последующим нанесением на него заряженных частиц тонера.

Задание 14

Вопрос:

Что используется для уменьшения размеров звуковых файлов

Выберите один из 3 вариантов ответа:

1) механизм компонования

2) механизм сужения

3) механизм компрессии

Задание 15

Вопрос:

Принтер-это

Выберите один из 3 вариантов ответа:

1) устройство вывода информации

2) устройство печати с цифрового носителя на визуальный носитель: бумагу, пленки и т.д.

3) устройство ввода информации

Задание 16

Вопрос:

Что определяет объем видеопамяти видеосистемы

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) максимальное количество одновременно присутствующих цветов на экране, ограниченное числом бит видеопамяти, задающих цвет элемента изображения

2) соотношение разрешения, количества одновременно доступных цветов и видеостраниц

3) качество (устойчивость) выводимого изображения

4) количество точек в строке по горизонтали и числом строк на экране

Задание 17

Вопрос:

Жк-мониторы представляют собой

Выберите один из 2 вариантов ответа:

1) две стеклянные пластины с жидкими кристаллами, которые сами светятся

2) две стеклянные пластины с жидкими кристаллами, которые сами не светятся

Задание 18

Вопрос:

Назовите наиболее популярный формат для хранения несжатых аудио данных

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1)MPEG

2)MP 3

3)JPEG

4)WAV

Задание 19

Вопрос:

Что такое архитектура ЭВМ

Выберите один из 3 вариантов ответа:

1) внутренняя организация ЭВМ

2) это технические средства преобразования информации

3) это технические средства преобразования электрических сигналов

Задание 20

Вопрос:

Линейный монтаж

Выберите один из 2 вариантов ответа:

1)исходный материал находится на видеокассете, и, для того чтобы найти необходимый кадр, приходится перематывать пленку, что изнашивает дорогостоящие монтажные аппараты

2)весь материал находится на жестком диске, в результате чего обеспечивается произвольной доступ к необходимому кадру.

Задание 21

Вопрос:

Для записи звука к звуковой плате могут быть подключены

Выберите один из 2 вариантов ответа:

1) микрофон

2) колонки

Задание 22

Вопрос:

Матричные принтеры - это

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) это печатающие устройства, основанные на технологии термосублимации, когда происходит быстрый нагрев красителя, минующий фазу жидкости, и превращающий краситель сразу в пар.

2) это печатающие устройства, в которых изображение формируется на носителе из точек с помощью матрицы, которая печатает жидкими красителями (чернилами).

3) печатающие устройства, в которых изображение формируется печатающей головкой, которая состоит из иголок, приводимых в действие электромагнитами.

4) это печатающие устройства, в котором формирование изображения происходит путём непосредственного сканирования лазерным лучом фотобарабана принтера с последующим нанесением на него заряженных частиц тонера.

Ответы:

1) (1 б.) Верные ответы: 3;

2) (1 б.) Верные ответы: 2;

3) (1 б.) Верные ответы: 3;

4) (1 б.) Верные ответы: 1;

5) (1 б.) Верные ответы: 2;

6) (1 б.) Верные ответы: 1;

7) (1 б.) Верные ответы: 1; 3; 5;

8) (1 б.) Верные ответы: 2;

9) (1 б.) Верные ответы: 2;

10) (1 б.) Верные ответы: 4;

11) (1 б.) Верные ответы: 3;

12) (1 б.) Верные ответы: 3;

13) (1 б.) Верные ответы: 1;

14) (1 б.) Верные ответы: 3;

15) (1 б.) Верные ответы: 2;

16) (1 б.) Верные ответы: 2;

17) (1 б.) Верные ответы: 2;

18) (1 б.) Верные ответы: 4;

19) (1 б.) Верные ответы: 1;

20) (1 б.) Верные ответы: 1;

21) (1 б.) Верные ответы: 1;

22) (1 б.) Верные ответы: 3;

Вопросы по «Технические средства информатизации»

1. Состав технических средств информатизации
2. Типы корпусов и блоков питания.
3. Устройства записи и перезаписи на компакт-диски (CD-R и CD-RW), запись DVD;
4. Интерфейс DirectX
5. Привести классификацию ТСИ;
6. Источник бесперебойного питания назначения и виды
7. Общие принципы построения периферийного устройства;
8. Трэкбол и сенсорная панель;
9. Накопители на жёстких магнитных дисках
10. Клавиатура – виды и принцип работы;
11. Приводы CD-ROM и DVD-ROM
12. Факсимильные аппараты;
13. Связь компьютера с периферийным устройством
14. Контроллеры и их функция;
15. Плоттеры: деление по классам и типам
16. Ресурсо — и энергосберегающие технологии использования средств ВТ;
17. Ручные сканеры, производители и основные модели
18. Процесс записи информации на оптические носители;
19. Принцип действия цветных струйных принтеров;
20. Устройство, принцип работы графических планшетов (дигитайзеров)
21. Принципы функционирования и конструктивные особенности опто-механических и оптических манипуляторов;
22. Процесс форматирования магнитных дисков
23. Программное обеспечение по обслуживанию жестких магнитных дисков;
24. Запись и воспроизведение видеофайлов
25. Нестандартные периферийные устройства;
26. В чём разница между накопителем информации и носителем
27. Физические процессы, лежащие в основе записи и воспроизведения информации на магнитных носителях
28. Совместимость аппаратного и программного обеспечения средств ВТ
29. Процесс записи информации на оптические носители;
30. Приводы CD-R (RW), DVD-R (RW), ZIP
31. Принцип действия цветных струйных принтеров;
32. Устройство, принцип работы графических планшетов (дигитайзеров)
33. Процесс форматирования магнитных дисков
34. Цифровые фотокамеры
35. Средства ввода-вывода видеосигнала;
36. Средства ввода-вывода звуковой информации
37. Физические процессы, лежащие в основе записи и воспроизведения информации на магнитных носителях;
38. Устройства захвата и ввода-вывода видеосигнала;
39. Виды логической организации файловой системы
40. Программы редактирования видео;
41. Графопостроитель
42. Основные конструктивные элементы дисковода для гибких магнитных дисков;
43. Устройства захвата и ввода-вывода видеосигнала;
44. Типы манипуляторов «мышь»;
45. Накопители на гибких магнитных дисках;
46. Основные виды накопителей и их характеристики
47. Классификация периферийных устройств ПК;
48. Джойстики, рули
49. Игровые устройства;
50. FM — тюнеры и TV — тюнеры
51. Клавиатура, типы и принципы функционирования.;
52. Платы для записи и воспроизведения видео.;
53. Магнитооптические и компакт диски: логическая структура и формат.;
54. Рациональная конфигурация средств вычислительной техники
55. Клавиатура, типы и принципы функционирования;
56. Матричные принтеры и их характеристики
57. Шредеры;
58. Программы сканирования и распознавания текстовых и графических материалов;
59. Интерфейсы подключения периферийных устройств

Список литературы

1. Аминов, В. П. Блокировка акустоэлектрических преобразователей в электронных технических средствах и системах общего применения / В.П. Аминов, И.В. Коровин, В.И. Рыбальченко. - Москва: Гостехиздат, 2010. 2. Белый, О. В. Информационные системы технических средств транспорта / О.В. Белый, А.Е. Сазонов. - М.: Элмор, 2001. - 192. 3. Бузов, Г.А. Практическое руководство по выявлению специальных технических средств несанкционированного получения информации / Г.А. Бузов. - М.: Горячая линия - Телеком, 2013. 4. Гончаренко, В. И. Научно-технические средства в следственной практике / В.И. Гончаренко. - М.: Вища школа, 1984. 5. Интегрированные системы управления технических средств транспорта / В.М. Амбросовский и др. - Москва: Наука, 2001. 6. Кобзев, В. В. Методы создания технических средств обучения корабельных операторов / В.В. Кобзев, К.Ю. Шилов. - М.: Наука. Ленинградское Отделение, 2005. 7. Комплексная магнитотерапия. Методы и технические средства. - М.: Радиотехника, 2010. 8. Лепешкин, О. М. Комплексные средства безопасности и технические средства охранно-пожарной сигнализации / О.М. Лепешкин, В.В. Копытов, А.П. Жук. - Москва: ИЛ, 2009. 9. Могилев, А. В. Средства информатизации. Телекоммуникационные технологии: моногр. / А.В. Могилев, Л.В. Листрова. - Москва: ИЛ, 2009. 10. Могилев, А. Средства информатизации. Телекоммуникационные технологии / А. Могилев, Л. Листрова. - М.: БХВ-Петербург, 2009.