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

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

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

В последнее время получили распространение перспективные устройства:

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

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

B

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

F

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

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

П

ринтер - позволяет выводить текстовые и графические изображения на бума-

гу и представляет собой сложное электромеханическое устройство (рис. 14) с собственной микропроцессорной системой управления, памятью (называемой буфером печати), и постоянным запоминающим устройством. Принтер способен принимать и накапливать 8К..4M данных в буфере и одновременно печатать ранее полученную информацию. Персональный компьютер допускает подключение до трех принтеров к портам LPT1..LPT3 по однонаправленному (т.е. только от процессора к принтеру) асинхронному (т.е. с подтверждением получения данных и команд) параллельному интерфейсу с помощью адаптера параллельной связи.

Рис. 14

Принтер характеризуется:

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

Ø цветностью (черно-белый или цветной);

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

Ø набором встроенных шрифтов;

Ø количеством точек (символов) в строке;

Ø скоростью печати.

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

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

Лазерные принтеры (например, моделей Xerox, HP LaserJet, Canon) для печати используют принцип ксерографии. Изображение по команде микропроцессора принтера прочерчивается на селеновом барабане лучом лазера, электризуя его. Наэлектризованный барабан притягивает частицы цветного тонера из сменного патрона (картриджа), после чего изображение "накатывается" барабаном на бумагу. После тепловой обработки краска фиксируется на бумаге. Лазерные принтеры обеспечивают печать символов и рисунков с типографским качеством: разрешением 1800 dpi и скоростью печати около 2С на страницу при объеме собственной буферной памяти свыше 4М и обширном наборе встроенных и сменных шрифтов.

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

М

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

Рис. 15 Рис. 16

Манипулятор "мышь" изготавливается следующих модификаций:

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

Ø оптомеханический (вращение шарика отслеживается оптическими датчиками);

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

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

Г

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

М

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

Рис. 17

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

Сканеры характеризуются:

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

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

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

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

обычно до 36 битов.

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

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

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

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

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

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

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

телетекста) с помощью TV- тюнера, отображение телепрограмм на дисплее с помощью преобразователя сигналов TV-VGA и использование телевизора в качестве монитора с помощью TV-выхода;

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

74 минуты со стереозвуком).

Звуковая карта (например, Yamaha, Roland) предназначена для воспроизведения звука, ввода звука с микрофона, записи на аудиокассету и манипуляций со звуком с помощью компьютера. Звук - колебания воздуха частотой 16..25000 Гц. Запись звуков производится с помощью аналого-цифрового преобразователя. Мелодия (аналоговый сигнал) раскладывается на звуки (цифровые сигналы) с частотой дискретизации 44,1 Кгц (44100 измерений звука в секунду). На цифровое кодирование каждого звука используется 1..2 байта. Мелодии "сжимаются" и записываются в цифровом виде. Воспроизведение производится цифроаналоговым преобразователем через акустические системы. Звуковая карта, как правило, комплектуется микрофоном, синтезатором звука, динамиками и работает в full duplex- режиме одновременной записи и воспроизведения звуков. Различают 8, 16 -разрядные звуковые карты (по количеству битов на кодирование каждого звука), стерео карты. и карты 3D-Sound с трехмерным звуком (по звуковым эффектам). Звуковые карты также комплектуются MIDI -синтезаторами[16] звука с электронным моделированием звуков и полифонией. MIDI с частотным синтезом (FM) генерируют звучание какого-либо инструмента наложением 4 чистых тонов-волн, что безусловно недостаточно, так как реальное количество обертонов мелодий измеряется сотнями. MIDI с табличным синтезом (wave-table) хранит звучание одного тона каждого инструмента, а остальные тоны синтезирует по его образцу; они дороже, но качественней FM. Бытовая звуковая карта обычно обеспечивает 32 -голосную полифонию, имеет RAM с 350..700 акустическими выборками для различных инструментов, в т.ч.: 200..550 - для мелодичных инструментов, 20..100 - для ударных и 20..50 - для цифровых эффектов.

С

триммер - устройство для хранения информации на кассетных магнитных

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

Рис. 18

Он поддерживает "сжатие" информации примерно в 2 раза и используется для архивирования (долговременного хранения) информации винчестеров и ее восстановления. В последнее время стримеры вытесняются мобильными ZIP -накопителями(см. рис. 18, справа), которые подключаются к одному из параллельных портов и способны архивировать до 1Г информации на специальных ZIP -дискетах.

С

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

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

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

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

Рис. 19

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

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

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

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

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

Общая шина Репитер

Рис. 21

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

Компьютерные сети типовой топологии с ограниченной протяженностью называются локальными (LAN - L ocal A rea N etwork). Допускается объединение нескольких локальных сетей с различной топологией в единую сеть древовидной топологии с помощью т.н. мостов между серверами; в таком случае компьютерные сети называют глобальными (WAN - W ide A rea N etwork).

Для организации сети требуется специальное оборудование:

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

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

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

Ø трансивер для подключения рабочей станции к коаксиальному кабелю;

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

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

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

Ø модемы.

одем - устройство сопряжения, преобразующее цифровые сигналы в анало-

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

Рис. 22

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

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

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

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

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

К прочему сетевому программному обеспечению относят:

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

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

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

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

Ø средства управления ресурсами сети.

Наиболее широко распространена распределенная глобальная мировая сеть Internet со следующими возможностями:

Ø электронная почта (e-mail);

Ø телеконференции (Telnet);

Ø служба новостей BBS (B ulletin B oard S ystem), которая рассылает новости в виде электронных писем подписчикам с классификацией по темам);

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

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

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

Cуществует несколько способов подключения абонента к Internet:

Ø почтовое (только для пользования e-mail);

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

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

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

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

[2] числовое или символьное, в определенной знаковой системе

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

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

[5] такая память потребляет мало энергии при работе

[6] параллельных линий переноса данных по шине

[7] например, нажатие клавиши на клавиатуре

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

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

[10] в восемь раз больше, чем у проигрывателя аудио CD

[11] допускающие выполнение операции чтения

[12] допускающие выполнение операций чтения / записи / перезаписи

[13] используются пьезоэлектрическая и пузырьковая технологии формирования капель

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

[15] для цветных сканеров

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

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

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