ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса

(ЮРГУЭС)

Кафедра Информатика

Работа допущена к защите

_______________________

^{(подпись, дата)}

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: «Подготовка текстового документа в соответствии с СТП 01-01 и создание на его базе интерактивной презентации на тему: «Устройство персонального компьютера. Базовая аппаратная конфигурация персонального компьютера»

по дисциплине Информатика

Разработал

_______________

^{(подпись)}

Группа СТТМ-d07-024

Руководитель_______________

^{(подпись)}

Шахты 2008

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса

(ЮРГУЭС)

Факультет - ДО Кафедра: Информатика

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу по дисциплине Информатика

для студента 2-го курса группы СТТМ-d07-024

Тема работы: «Подготовка текстового документа в соответствии с СТП 01-01 и создание на его базе интерактивной презентации на тему: «Устройство персонального компьютера. Базовая аппаратная конфигурация персонального компьютера»

Срок проектирования:

Исходные данные и основные эксплуатационные требования:

Операционная система: Windows 98÷XP

Приложение: Word, Excel и Power Point

Язык программирования: VisualBasic for Applications

Ввод исходных данных: С клавиатуры

Вывод результата: На экран дисплея

Литература: Симонович С.В. Информатика: Базовый курс: Учеб. пособие для вузов / под общ. ред. С.В. Симоновича. - СПб.: Питер, 2005.

Объем работы: пояснительная записка - _______________

графическая часть - _______________

Руководитель _________________________ _________________

^{(фамилия, инициалы, ученая степень, звание) (подпись)}

Задание к выполнению принял студент ______________________________

^{(подпись)}

Дата выдачи задания _________________________

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ

2. КОМПОНЕНТЫ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

2.1. МИКРОПРОЦЕССОР

2.2. Основная (материнская) плата и шина

2.3. Память компьютера

2.4. Накопители на подвижном магнитном носителе

2.5. Накопители на гибких магнитных дисках

2.6. Оптические диски

2.7. Блоки расширения

3. УСТРОЙСТВА ВВОДА

3.1. Клавиатура

3.2. Мышь

3.3. Монитор

3.4. Сканер

4. УСТРОЙСТВА ВЫВОДА

4.1. Классификация принтеров

4.2. Матричный (игольчатый) принтер

4.3. Струйный принтер

4.4. Лазерный принтер

4.5. Термический принтер

4.6. Современные модели принтеров

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ

Основой персональной техники стала изобретенная еще в 1959 году сотрудниками фирмы Texas Instruments интегральная микросхема - полупроводниковое устройство, содержащее на одном кристалле (чипе) в то время всего 6 эквивалентных транзисторов. Разработка новых микросхем и процесс их производства постоянно совершенствуется, и в 1969 году фирма Intel выпустила микросхему памяти емкостью 1 Кбит, а в 1971 году - первый микропроцессор. Вслед за этим, уже в 1973 году появились микропроцессорные комплекты, позволяющие промышленно изготавливать на одной печатной плате персональные компьютеры.

Первый персональный компьютер Altair был выпущен фирмой MITS в 1975 году, однако его технические параметры были очень низки: оперативная память, например, всего 256 байт. Фирма IBM также в 1975 году выпустила прототип персонального компьютера - модель 5100 с 16 Кбайт оперативной памяти, встроенным интерпретатором BASIC и внешним накопителем на кассетном магнитофоне. Однако стоимость такого устройства была слишком высока (9000$) для персонального использования массовым потребителем.

Собственно массовое распространение персональных компьютеров началось с выпущенной в 1976 году вновь образованной фирмой Apple Computer модели Apple 1 стоимостью всего 695$. Правда, компьютеров первой модели было произведено совсем немного (около 300). Однако следующая модель Apple 2 в 1977 году получила большую популярность (их было продано порядка 3 млн. штук) и именно их имеет смысл считать первыми персональными компьютерами первого поколения. Для этих компьютеров была разработана фирмой DR (Digital Research) операционная система CP/M.

В конце 1980 года фирма IBM решила завоевать быстро растущий рынок РС и создала специальную группу из 12 человек, предоставив им большие полномочия, вплоть до закупки и использования разработок других фирм (что ранее в фирме было категорически запрещено). При таких льготных условиях модель IBM PC была разработана в течение 1 года. Для разработки операционной системы для своего компьютера фирма IBM обратилась к разработчику первой операционной системы для РС фирме DR, однако, та не заинтересовалась данным проектом и за разработку операционной системы для IBM PC взялась маленькая фирма из Сиэтла Microsoft (MS).

За пятнадцатилетний период со времени выхода первых IBM - совместимых персональных компьютеров произошли существенные изменения как в области технических, так и программных средств. Быстродействие компьютеров увеличилось более чем в 200 раз, оперативная память увеличилась более чем в 30 раз, емкость накопителя на жестком магнитном диске увеличилась более чем в 50 раз и т.п.

Актуальность данной курсовой работы связана с тем, что в последнее время появились совершенно новые устройства, например, компакт-диски с памятью только для чтения (CD-ROM), компакт-диски с однократной записью (CD-R) и т.п. Развитие компьютерных средств идет так быстро, что всего через 1-2 года необходимо производить полную замену как технических, так и программных средств (в связи с этим для некоторых категорий предприятий срок амортизации средств компьютерной техники снижен с 8-10 лет до 2 лет).

Цель курсовой работы - систематизация, накопление и закрепление знаний об устройстве персонального компьютера.

1. АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ

КОМПОНЕНТЫ ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ

Основной частью персонального компьютера является системный блок. Кроме него в минимальный комплект РС входит монитор, клавиатура и мышь.

В состав системного блока входят:

CPU - Central Processing Unit (центральный процессорный модуль или микропроцессор),

Motherboard & Bus (Основная или материнская плата и общая шина),

ROM - Read Only Memory (память только для чтения или постоянная память),

Cache Memory (кэш-память или иначе буферная память),

RAM - Random Access Memory (память с произвольным доступом или оперативная память),

HD - Harddisk (жесткий диск - Winchester (винчестер)),

FD - Floppy Disk (гибкий диск),

Оптические (CD-ROM - Compact Disk-Read Only Memory (компакт-диск - память только для чтения), DVD - Digital Versatile Disk (диски многоцелевого назначения) и т.п.)

Блоки расширения (дополнительные платы): VideoAdapter (видеоадаптер), Soundсard (звуковая плата), Netcard (сетевая плата для локальной сети).

ПЕРИФЕРИЙНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

К периферийному оборудованию отнесем устройства ввода/вывода, среди которых те, что непосредственно входят в автоматизированное рабочее место специалиста, рассмотрим подробнее, остальные же отметим краткими характеристиками. Из периферийного оборудования часть уже упомянута ранее (монитор, клавиатура, мышь как неотъемлимая часть РС), а некоторые устройства вынесены в отдельный раздел (сетевое оборудование).

2. КОМПОНЕНТЫ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

1. Микропроцессор

Центром вычислительной системы является ее процессор. Это основное звено, или "мозг" компьютера. Именно процессор обладает способностью выполнять команды, составляющие компьютерную программу. Персональные компьютеры строятся на базе микропроцессоров, выполняемых в настоящее время на одном кристалле (чипе).

IBM PC начинались с микропроцессора 8086 фирмы Intel (точнее, с его ослабленной и удешевленной версии 8088 и 8-разрядной шиной для PC XT (eXTended)). Затем появились компьютеры серии PC AT (Advanced Technology) 80286, 80З86, 80486 (общее обозначение - 80х86) с 16-разрядной шиной. После чего Intel изменила систему обозначений, и вместо 80586 возник Pentium. Следующий процессор при разработке обозначался Р6, на рынке ожидался под именем Hexium (от греч. “гекса” - шесть), но появился в продаже как Pentium Pro - в знак того, что принципиально от Pentium не отличается, только заметно лучше. Каждая новая модель умеет много нового - и лучше выполняет старое. С каждым усовершенствованием растет частота тактовых импульсов, синхронизирующих работу всего компьютера. Микропроцессор 8088 работал с частотой 4.77 МГц, 286 - начал с 6 МГц и дошел до 25; 386 - от 12 до 33, 486 - от 20 до 100. Pentium начал с 60 МГц и сейчас обеспечивает 200 МГц и более.

На столь высоких частотах другие компоненты компьютера работают с трудом, поэтому в 80486 возникли умножители тактов. Процессоры DХ2 работают с частотой вдвое большей, чем остальной компьютер, а DХЗ и DX4 - втрое большей (четверка в обозначении возникла по причинам рекламным).

Внутреннее устройство процессоров непрерывно совершенствуется, и каждый следующий тратит на oдну и ту же работу вдвое меньше тактов, чем предыдущий. В 8088 одна команда занимала 5-15 тактов, в Pentium - 0,5-1 (внутреннее дублирование схем позволяет ему выполнять несколько команд одновременно). Поэтому с точки зрения производительности микропроцессора, т. е. сколько он выполняет миллионов операций в секунду (MIPS - Million Instruction Per Second), каждое его следующее поколение даже при одной и той же тактовой частоте работает быстрее.

При переходе от одного поколения микропроцессоров к другому разработчики стремились сохранить набор основных команд, чтобы обеспечить преемственность и совместимость. При этом в формировании набора команд микропроцессора наметилось два направления. С одной стороны, программисту очень удобна машина, выполняющая одной командой какую-нибудь сложную операцию, например, команду извлечения квадратного корня. Но чем сложнее команды, тем сложнее схемы, их выполняющие. Тем труднее сделать эти схемы быстродействующими. Тем больше и дороже процессор.

Поэтому программисты уже давно определили, какого минимального набора команд достаточно, чтобы программы из них было легко и удобно строить. А инженеры разработали схемы быстрого выполнения именно таких удобных команд. Программа из подобных простейших команд получается, конечно, длиннее, чем из сложных. И пишется дольше. Но каждая команда исполняется настолько быстро, что программа в целом все равно занимает меньше времени. Кроме того, легче учесть взаимовлияние простых команд. Значит, проще оптимизировать программу, а затем эту оптимизацию автоматизировать.

Две противоположные тенденции, именуемые СISС - Complex Instruction Set Computer – «компьютер с полным набором команд» и RISC - Reduced Instruction Set Computer – «компьютер с ограниченным набором команд», конкурируют давно. Как правило, любые новые достижения инженеров реализуются в ограниченном наборе (RISC), а по мере совершенствования переходят в полный (СISС), как было с микропроцессорами 80х86.

Необходимо отметить еще одну важную особенность. Если команды просты, то легко определить, какие из них для каких поставляют исходные данные, и переупорядочить команды так, чтобы те из них, которые не влияют друг на друга, выполнялись одновременно: ведь если схемы просты, легко их продублировать для параллельной работы (так увеличена производительность Pentium). Поэтому сейчас основные изготовители микропроцессоров ориентируются на RISC.

Разработку процессора 6-го поколения серии 80х86, впоследствии вышедшего на рынок под наименованием Pentium Pro, специалисты фирмы Intel начали задолго до выпуска Pentium (еще в 1990 г.). Архитектура Pentium Pro в основном оптимизирована для работы с интенсивным использованием 32-разрядных регистров. Если не пользовать полностью 32- разрядные операционные системами (Windows 95, NT, OS/2 и т.п.) и работать с 16-разрядными DOS-приложениями, то Pentium Pro практически не даст выигрыша в производительности.

Хотя процессор Pentium Pro принято считать 64-разрядным (он действительно имеет 64-разрядную шину данных), но все же он, как и процессор Pentium, является 32 - разрядным, так как все его регистры общего назначения имеют 32 разряда. Тем не менее, 64-разрядная внешняя шина данных, 64-разрядная шина данных между процессором и кэш-памятью второго уровня, а также 300-разрядная внутренняя шина процессора значительно ускоряют обмен данными и служат увеличению производительности. Внутри корпуса микросхемы Pentium Pro находятся два кристалла. На этот раз фирма Intel изменила своим традициям и поместила внутри корпуса процессора второй кристалл - кэш- память второго уровня емкостью 256 Кбайт (В модификации Pentium Pro с тактовой частотой 166 МГц и последующих модификациях устанавливается встроенная кэш-память емкостью 512 Кбайт.). Подобная ее организация не только упрощает конструкцию системы и экономит место, но и позволяет ядру процессора обмениваться данными с кэш-памятью на повышенной скорости.

Отметим кратко основные архитектурные новшества, которые позволяют повысить производительность Pentium Pro по сравнению с Pentium. Прежде всего, в Pentium Pro применено динамическое исполнение программы. Этот термин обобщает три новых метода предварительной обработки команд и их исполнения: «глубокое предсказание ветвления», «анализ потока данных» и «опережающее исполнение». Процессор Pentium оснащен лишь двумя независимыми исполнительными блоками и способен одновременно обрабатывать не более двух машинных команд. Pentium Pro, в отличие от Pentium проверяет зависимость команды от результата предыдущих команд не на один, а не много шагов вперед. Этот механизм называется «анализом потока данных». Pentium Pro обычно просматривает программу на 20-30 шагов вперед относительно текущей команды и может выполнять уже не две, а в среднем три инструкции одновременно. Пиковая производительность «опережающего» выполнения может достигать 5 инструкций в одном такте.

Кроме того, что очень важно, он может выполнять команды в порядке, отличном от их порядка следования в программе. Это вторая составляющая динамического исполнения – «опережавшее» выполнение команд. Результат опережающего выполнения записывается в специальные регистры временного хранения. Иногда такая поспешность может оказаться не только бесполезной, но и вредной. Перед командами, выполненными с опережением, среди еще не выполненных команд может оказаться «неучтенная» команда, В этом случае все преждевременные команды оказываются выполненными зря. В большинстве случаев эта авантюра приносит свои плоды: в среднем удается правильно предсказать более 90% переходов (а именно здесь трудно предсказать порядок выполнения команд). Intel так и называет этот метод выполнения программы – «спекулятивный» или «авантюрный».

Для того чтобы быть уверенным, что опережающие вычисления выполнены правильно, процессор выполняет еще так называемую операцию «подтверждения» Команда считается полностью выполненной, только если она прошла подтверждение. Подтверждением в процессоре занимается отдельный блок («блок подтверждения»), который может подтверждать одновременно до трех команд. Пока три команды выполняются в исполнительных блоках, еще три проходят подтверждение, причем подтверждение команды может происходить «одновременно» с ее выполнением, т.е. без затраты дополнительного такта.

Таким образом, если все команды простые, нет «неучтенных» команд, «авантюра» удается, и если остальные условия также благоприятны, то каждый такт Pentium будет завершаться выполнением в среднем двух команд, а Pentium Pro - трех.

В 1997 году начат выпуск новых ММХ - процессоров (MultiМedia Еxtensions), обеспечивающих поддержку мультимедийных приложений «изнутри». Поскольку практически все мультимедийные данные представляются короткими 8-битными последовательностями, то для ускорения работы процессора в него добавили еще один конвейер для их упаковки в 64-битную пачку за счет введения в набор команд специальных 57 мультимедийных команд.

Дополнительный блок обработки мультимедиа разгружает ядро процессора и снимает часть нагрузки видео и аудиокарт и средств телекоммуникации. Результаты тестов показали, что при выполнении традиционных приложений процессоры Pentium ММХ оказались на 10 - 15% производительнее прежних Pentium, а для программ, использующие ММХ - команды, - в 1,5 - 2,5 раза лучше. Однако использование этих команд приводит к новой переработке всего программного обеспечения, которое нельзя будет использовать на не мультимедийных процессорах.

Intel-подобные микропроцессоры выпускают еще несколько фирм - Advanced Micro Devices (AMD), Cyrix, Taxas Instruments (TI)... Bсe они заметно дешевле оригинальной продукции Intel (поскольку не включают затрат на разработку), зачастую быстрее (Intel 80386 доходит до 33 МГц, а АМD - до 40, при одной и той же тактовой частоте, согласно тестам, процессор К5 AMD, класса Pentium P5 Intel на 25% производительнее и т.п.).

В любом случае низкая цена в сочетании с неплохой производительностью делает клоны притягательными. Intel начала терять рынок. Долгое время это не мешало - отдав клонмейкерам воспроизведение старых разработок, фирма собирала сливки с новинок. Но по мере наступления усовершенствованных клонов ситуация осложнилась. И руководство фирмы развернуло рекламную кампанию под лозунгом, списанном с собственной крыши. Теперь надпись “Intel inside” на компьютере означает, что внутри установлен именно процессор производства самой фирмы Intel, а не клон. Это должно гарантировать совместимость и качество.

Все последующие микропроцессоры как фирмы Intel, так и других фирм являются мультимедийными с еще большим набором специальных команд (добавлено еще более 100 мультимедийных команд), хотя в обозначении микросхемы этот факт не находит отражения.

С начала 1998 года Intel избрал новую политику - дробить рынок на части и для каждой делать свой продукт. Так наряду с производительными и дорогими Pentium II (с начала 1999 г. Pentium III) появилось семейство Celeron, нацеленное на низшую ценовую категорию для конкуренции с микропроцессорами фирмы AMD. Эти недорогие процессоры с ядром Deschutes выпускаются по 0.25 мкм-технологии в 2-х вариантах: с частотами 266 и 300 МГц и не имеют кеша второго уровня. Производительность их поэтому невысока и особой популярностью они не пользуются. Еще два процессора из семейства Celeron - 300A и 333А, которые, по сути, Celeron-ами не являются, выполнены по 0.25 мкм технологии, но содержат новое ядро Mendocino (читается - мендосино), в котором интегрирован кеш второго уровня размером 128 Кбайт. Как известно, стандартный процессор Pentium II содержит 512 Кбайт кеша, но этот кеш находится вне ядра и работает на половинной частоте процессора. В Mendocino же за счет того, что L2 кеш расположен на одном куске кремния вместе с процессором, его частота повышена до полной частоты процессора. Такое решение должно обеспечить значительный прирост производительности.

В последующих моделях частота увеличена (366 МГц, 400 МГц и т.д.) и благодаря увеличению частоты кеша, новые Celeron, хоть и обладают кешем меньшего размера, чем Pentium II, с блоками памяти небольшого размера (до 128 Кбайт) работают быстрее. На блоках же большего размера (до 512 Кбайт - размера кеша Pentium II) Pentium II работает с памятью быстрее. Так что в принципе, на различных приложениях новые процессоры Celeron могут показывать как и более высокую, чем Pentium II производительность, так и отставать от него (рис.2.1).

Рисунок 2.1 - Модель частоты увеличения

Процессоры следующего поколения Pentium III выпущен по новой 0.18 мкм-технологии и имеет более высокую тактовую частоту 500-550 МГц. В нем реализованы расширения инструкций, получившие название SSE (Streaming SIMD Extensions), что позволяет достичь высоких скоростей разработки и насыщенности цифрового содержания для воспроизведения специальных эффектов, рендеринга, создания 3-мерных изображений и текстур, а также обеспечивает значительное повышение производительности сети и Internet-приложений, использующих протокол TCP/IP, а также увеличение производительности приложений с интенсивным использованием системной или кэш-памяти.

Подробности о существующих и перспективных разработках можно узнать на фирменном сайте Intel.

2. Основная (материнская) плата и шина

Для того чтобы микропроцессор мог работать, необходимы некоторые вспомогательные компоненты. Когда данные передаются внутри компьютерной системы, они проходят по общему каналу, к которому имеют доступ все компоненты системы. Этот путь получил название шины данных. Необходимо отметить, что понятие «шина данных» имеет общее значение, конкретно же и микропроцессор имеет свою шину данных и оперативная память. Когда нет специального уточнения, то речь идет, как правило, об общей шине, или иначе шине ввода-вывода.

Рисунок 2.2 - Материнская плата фирмы Acorp.

Эта шина формируется на сложной многослойной печатной плате - основной, или иначе, материнской (motherboard рис. 2.2).

Системная шина представляет собой совокупность сигнальных линий, объединённых по их назначению (данные, адреса, управление). Основной функцией системной шины является передача информации между базовым микропроцессором и остальными электронными компонентами компьютера. По этой шине так же осуществляется не только передача информации, но и адресация устройств, а также обмен специальными служебными сигналами.

Концепция шины представляет собой один из наиболее совершенных методов унификации при разработке компьютеров. Вместо того чтобы пытаться соединять все элементы компьютерной системы между собой специальными соединениями, разработчики компьютеров ограничили пересылку данных одной общей шиной.

Эта идея чрезвычайно упростила конструкцию компьютеров и существенно увеличила ее гибкость. Чтобы добавить новый компонент, не требуется выполнять множество различных соединений, достаточно присоединить его к шине через специальный разъем (Slot). Чтобы упорядочить передачу информации по шине используется контроллер шины.

На основной плате когда-то были только шина, процессор и оперативная память. Все остальные устройства размещались на сменных платах, включаемых в разъемы (слоты) шины. Сейчас на motherboard находится добрая половина компьютера - и контроллер дисков, и видеоадаптер и порты. А вот процессор и память помещены на сменные платы (модули) - ибо более мощные процессоры и более емкие микросхемы памяти появляются по несколько раз в год и их можно заменить. Для современных компьютеров наметилась тенденция размещения дополнительного оборудования на motherboard (видеоадаптер, звуковая аппаратура, модем – интеграция технических средств).

Архитектура системной шины (приложение 1) той или иной модели системной платы зависит от производителя и определяется типом платформы ПК (типом центрального процессора), применяемым набором микросхем chipset и количеством и разрядностью периферийных устройств, подключаемых к данной системной плате.

Максимальная пропускная способность часто используется в качестве критерия для сравнения возможностей шин различной архитектуры. Ее можно рассчитать, умножив рабочую частоту на количество байт, передаваемое в одном такте (ширину полосы пропускания).

Для особо быстродействующих устройств нужны другие способы подключения. Отдельные (локальные) шины, работающие с основной частотой материнской платы, появились, прежде всего, для памяти - основной и кэш (cache). Затем на локальную шину «посадили» видеоадаптер.

Эту шину VLB создала группа VESA - Video Electronic Standard Association, разработавшая стандарт - Video Electronic Standard Architecture, и поэтому у нее два обозначения - Video Local Bus и VESA Local Bus. Поскольку локальная шина подключена непосредственно к микропроцессору, имеющему 32-разрядную шину данных, то при основной частоте 33 МГц получается скорость обмена 132 Мбайта в секунду.

PCI (Peripheral Component Interconnect bus) - шина для подсоединения периферийных устройств появилась в 1992 г. и утверждена организацией Special_Interest_Group_Steering_Committee. Она стала массово применяться для Pentium-систем. Шина работает с объектами, имеющими напряжение 5 либо 3,3 вольт. Взаимодействие объектов происходит напрямую, без участия центрального процессора (CPU). PCI является 32-разрядной с возможностью расширения до 64 разрядов. Пиковая пропускная способность равна 132 Мбайт/с при 32 разрядах и 264 Мбайт/с при 64 разрядах. В современных материнских платах частота на шине PCI задается как 1/2 входной частоты процессора, т.е. при частоте 66 MHz на PCI будет 33 MHz, при 75 MHz - 37.5 MHz и т.д. Шина хорошо стыкуется с локальной сетью.

Шина PCI - первая шина в архитектуре IBM PC, которая не привязана к этой архитектуре. Она является процессорно-независимой и применяется, например, в компьютерах Macintosh. Процессор через так называемые мосты (PCI Bridge) может быть подключен к нескольким каналам PCI, обеспечивая возможность одновременной передачи данных между независимыми каналами PCI.

В начале 1995 года утвержден стандарт PCI на частоту 66 МГц, а заодно и стандарт на ширину шины в 8 байт. PCI теперь может работать не только как локальная шина, но и как общая. Пропускная способность такой шины существенно возрастает (до теоретически максимальной 8 байт × 66 МГц = 528 Мбайт в секунду).

Однако для современных систем трехмерной (3D) графики возможностей стандартной шины мало. Intel в 1997 году предложила установить на материнской плате специализированный графический порт - AGP - Accelerated Graphics Port. То есть AGP - специализированная надстройка над шиной PCI, позволяющая создать скоростной канал обмена данными между графическим акселератором и системной логикой PC. AGP-расширение основной PCI-архитектуры работает на удвоенной рабочей частоте шины (т.е. 133 МГц, входной частоты процессора). Для того чтобы достичь высокой скорости передачи, AGP определено как непосредственное или прямое соединение (point-to-point), а не через общую шину.

Готовясь к появлению более мощных процессоров Pentium, многие поставщики микропроцессоров и систем развивают соответствующие этим процессорам версии архитектуры шины PCI, способные удвоить пропускную способность каналов ввода-вывода для высокопроизводительных систем. Летом 1999 года консорциум SIG по PCI принял спецификацию принципиально нового варианта шины PCI - PCI-X. Основные отличия PCI-X от PCI:

1) тактовая частота шины до 133 MHz;

2) возможно использование различных слотов для разных скоростей обмена данными; стандарт предусматривает 1 слот с частотой 133 MHz, 2 слота на 100 MHz, остальные слоты могут использоваться на частоты 33 и 66 MHz;

3) уменьшено время, выделяемое на операции в PCI-X.

Для Pentium 4 была разработана системная шина (FSB) 400 МГц. В 2002 году компания Intel успешно начала перевод своих процессоров Pentium 4 на системную шину (FSB) 533 МГц взамен прежней 400 МГц. Она выпустила сразу три новых процессора для новой шины с тактовой частотой ядра 2,26, 2,40 и 2,53 ГГц. Как показали многочисленные тестирования, применение более быстрой системной шины даже совместно с прежней системной памятью DDR266 или RDRAM PC800 способно повысить быстродействие платформ на 5-10% в ряде задач (при неизменной тактовой частоте ядра), что фактически равноценно повышению тактовой частоты самих процессоров (со «старой» шиной) на одну-две ступени.

В этом случае на материнской плате должен быть установлен один из наборов микросхем (чипсет) I845E, I845G, I850 (приложение 2). Сведения по новым разработкам проще всего найти на сайтах фирм, выпускающих платы, например, на сайте фирмы Intel.

3. Память компьютера

Одним из основных элементов компьютера, позволяющим ему нормально функционировать, является память. Внутренняя память компьютера (оперативная память и кэш-память) - это место хранения информации, с которой он работает. Она является временным рабочим пространством. Информация во внутренней памяти не сохраняется при выключении питания, на диске же или дискете может храниться годами без потребления питания. В постоянной памяти (ROM) персонального компьютера записан набор программ базовой системы ввода-вывода (BIOS). Эта память энергонезависима и BIOS всегда готова к чтению при включении питания компьютера.

Поскольку в памяти только для чтения замена записанной информации была невозможна, то переход на новую версию BIOS требовал замены набора микросхем материнской платы (чипсет). Поэтому в современных компьютерах устанавливается перепрограммируемая память FlashBIOS. (Однако сразу же проявился недостаток такой памяти: появились вирусы, перепрограммирующие базовую систему ввода/вывода, что приводит к полной неработоспособности компьютера).

Память компьютера организована в виде множества ячеек, в которых могут храниться данные; каждая ячейка обозначается адресом. При этом адресация общая для постоянной и оперативной памяти так, что адреса, отведенные постоянной памяти, для оперативной памяти использовать нельзя. Сама адресация в угоду совместимости со старыми компьютерами усложнена - все это требует дополнительных программных средств управления памятью. Размеры этих ячеек отличаются у разных компьютеров и видов памяти.

Современные процессоры работают намного быстрее обычных устройств машинной памяти. Поэтому, чтобы их не задерживать, в компьютер включают особую буферную память (Cache Memory), по скорости сравнимую с процессором. В ней информация всегда готова к использованию (название взято от французского слова cache – скрытый, ибо буфер включают так, чтобы программы его не замечали).

Первоначально кэш-память устанавливалась вне процессора (внешний кэш), затем небольшой кэш встраивается непосредственно в процессор (внутренний кэш). Теперь в компьютерах с процессором Celeron устанавливается непосредственно в микропроцессоре 128 Кбайт кэша, в Pentium - 512К. Такие объемы обеспечивают приемлемо малое число обращений к основной памяти. Экономия на кэш-памяти может привести к существенным потерям времени в работе.

Кэш-память встраивают и в современные дисковые накопители. В дешевые - десяток килобайт (на одну дорожку записи). В дорогие - насколько мегабайт (на солидные файлы).

Основная (оперативная) память (RAM – Random Access Memory – память с произвольным доступом) компьютера отличается от прочих устройств памяти, прежде всего тем, что к любому ее месту можно обратиться одинаково быстро, даже если делать это в случайном (произвольном) порядке (random access).

Большинство старых программ, работающих под управлением DOS, укладываются в сотни килобайт - ведь DOS адресует только 640 Кбайт. Современные операционные системы многозадачные. Они позволяют нескольким программам действовать одновременно, а главное, взаимодействовать между собой. Поэтому для их работы требуется значительный объем оперативной памяти, например, для операционной системы Windows ME – 64 Мбайт, для Windows XP – 128 Мбайт. Причем эти требования минимальные. Для приемлемой скорости работы с наиболее часто используемыми комбинациями программ эти цифры надо хотя бы удвоить или лучше учетверить.

Физически оперативная память устанавливается в виде модулей SIMM (Single In-line Memory Modules) или DIMM (Double In-line Memory Modules) в специальные гнезда на материнской плате (рис. 2.3).

Рисунок 2.3 - Линейка оперативной памяти RAM

На системной (материнской) плате модули памяти организуются в банки памяти. В компьютерах последних лет разъемы для модулей SIMM полностью исключены, так что используются только DIMM модули объемом 64 МВ и выше. Оперативная память подвержена многим помехам. Поэтому обычно к каждому байту добавляют девятый бит – для контроля на четность. Существуют также способы автоматического восстановления информации при сбоях. Однако они требуют большей избыточности памяти и соответственно повышают ее цену. Поэтому память с расширенным корректирующим кодом (ЕСС - Extended Correction Code) используют, прежде всего, в мощных машинах, решающих серьезные задачи.

До недавнего времени развитие новых технологий изготовления компонентов памяти происходило параллельно с развитием чипсетов, производимых фирмой Intel. Но случилось так, что в 1998 году образовалось опережение в технологии изготовления чипсетов, а производители памяти отстали. В первом квартале 1998 года Intel представила чипсет i440BX с тактовой частотой системной шины 100MHz, а также семейство материнских плат на этом чипсете со 100-мегагерцовой шиной памяти. Поэтому вскоре появились 2 класса памяти, отвечающих стандарту PC100 для применения в компьютерных системах: PC100 SDRAM Unbuffered DIMM; PC100 SDRAM Registered DIMM.

DIMM-модули PC100 SDRAM Unbuffered, иначе называемые «небуферизированными», применяются в системах, не требующих объема памяти более 768МВ. DIMM-модули стандарта PC100 SDRAM Registered выпускаются только в 72-разрядном исполнении, и их емкость достигла 1024МВ. Подобные типы DIMM отличаются от PC100 SDRAM Unbuffered DIMM увеличенным размером печатной платы (PCB), а также наличием специальных микросхем (Registers) на модуле. Регистры обеспечивают страничную организацию памяти.

С 1998 года Samsung Semiconductor, Inc ведет разработку технологии DDR для SDRAM. Эта технология получила название SDRAM II. Это следующее поколение памяти с тактовой частотой шины 100MHz. Технология DDR (Double Data Rate) удвоения частоты позволит записывать и читать данные с частотой в два раза выше, чем частота шины. Данные будут выбираться по фронтам и срезам тактовых сигналов. Были выпущены DIMM-модули емкостью 512 МБ, и IBM разработала чипсет, который может использовать эти скоростные модули.

Приступая к разработке Pentium4, фирма Intel официально поддержала новый тип памяти: RAMBUS DRAM, разработанный компанией Rambus (срок договора истек в начале 2003г.). Rambus память имеет чрезвычайно высокую пропускную способность. Сама фирма Rumbus является чисто инженерной и не производит память, а только продает лицензии на ее производство.

Идея Rambus состоит в том, что чипы становятся все быстрее, а проводники между ними не могут поддерживать такие частоты, поскольку имеется три типа сигналов для передачи от контроллера до чипа памяти: адрес ячейки, куда надо обратиться, биты данных и команды, описывающие, что надо делать с информацией. Эти сигналы традиционно пересылаются отличным друг от друга образом (с разной частотой). Такое положение дел приводит к тому, что скорость передачи информации определяется самым медленным процессом, и при этом требуется тщательная отладка на уровне чипов, чтобы все работало правильно. Поэтому авторы идеи запаковали три вида сигналов одинаковым образом в одну шину. Этот методологический сдвиг требовал значительных переработок конструкций микросхем памяти и их контроллеров, но скорость работы компьютера теоретически вырастала во много раз.

Инженеры компании создали стандарт Direct Rambus с расчетом на максимальную производительность. Подсистема памяти Direct Rambus имеет максимальную пропускную способность 1,6 Гбайт/сек. Компания Rambus Inc. разработала специальную шину межкристальной коммуникации - Direct Rambus Channel, которая работает на порядок быстрее, чем шина современных подсистем памяти.

Система памяти Direct Rambus использует стандартные технологии PCB (Printed Circuit Board - печатные платы) для реализации модулей памяти RIMM (Rambus Inline Memory Module), которые имеют те же размеры, что и существующие DIMM. Компоненты Direct RDRAM используются в SMD исполнении (Surface Mounting Device - приборы для поверхностного монтажа), что дает низкую емкость выводов и неплохие тепловые характеристики. Корпус микросхемы лишь чуть больше размера RDRAM-кристалла. Один RIMM содержит до восьми чипов Direct RDRAM на каждую сторону. RIMM может иметь емкость до 128 мегабайт при использовании 64-мегабитных RDRAM-микросхем. Системная плата может содержать до трех RIMM.

4. Накопители на подвижном магнитном носителе

Наименование накопителей на подвижном носителе «внешняя память» сохранилось от старых вычислительных машин, когда, действительно, накопители на магнитных дисках и магнитных лентах изготавливались в виде отдельных стоек (довольно больших по габаритам и весу) и располагались рядом с процессорной стойкой. В то же время данный термин имеет более глубокую основу, ведь и в персональном компьютере, хотя дисковод установлен внутри системного блока, процессор не может непосредственно использовать данные с диска, сначала они должны быть перенесены в оперативную (внутреннюю) память компьютера.

Первый полностью герметизированный (для защиты от пыли) накопитель информации на магнитных дисках, созданный фирмой IBM, включал 2 диска диаметром 14 дюймов, на каждый из которых записывалось 30 Мбайт. Соответственно его обозначили 30/30. Так же обозначалась популярная винтовка образца 1888 года фирмы Winchester (винчестер). Поэтому, наверное, герметичные дисководы обрели такое название.

Для первых персональных компьютеров разработали винчестеры диаметром 5,25", затем для портативных компьютеров - 3,5"; а в ноутбуки уже ставят накопители диаметром 2,5" и даже 1,8". Винчестеры размером 5,25" теперь не используются даже в настольных компьютерах, чаще устанавливаются 3.5" (рис. 2.4). Устройства управления винчестерами - контроллеры - раньше размещались на отдельных печатных платах. Теперь почти все нужные схемы встраивают в корпус винчестера - Integrated Drive Eiectronic (IDE), а немногие оставшиеся компоненты обычно включены в motherboard (или на плате расширения, называемой MultiCard) и подключаются через плоский специальный многожильный кабель.

Рисунок 2.4 - Жесткий диск (винчестер)

Недостатком контроллера является сравнительно низкая скорость передачи информации и возможность подключения всего 2 устройств. Позднее был разработан усовершенствованный (enhanced) вариант контроллера - EIDE, специально для размещения на motherboard (без платы расширения). Для малогабаритных компьютеров бал разработаны SCSI - контроллеры (Small Computer System Interface - системный интерфейс малых компьютеров), которые затем стали устанавливать и в настольные модели. Стандарт на этот тип контроллеров постоянно совершенствуется. Теперь, стандарт UDMA-100 (UltraDirectMemoryAccess) или UltraATA-100 (AT Attachment – «подключение к компьютерам типа AT» - это официальное название интерфейса IDE) поддерживает скорость обмена информацией до 80 - 100 Мбайт в секунду.

Для размещения информации на диск, он должен быть разбит на дорожки и сектора стандартного размера - формата. Различается два вида форматирования дисков: физическое (LLF - Low Level Formatting - форматирование низкого уровня) и логическое (HLF - High Level Formatting - форматирование высокого уровня). Кроме того, между этими этапами форматирования существует еще один этап - разбиение диска на разделы (Partitions). При организации нескольких разделов каждый из них может быть использован для работы под управлением своей операционной системы или для одной операционной системы представлять отдельный том (Volume) или логический диск (Logical Drive), которому DOS присваивает собственное буквенное обозначение.

В процессе форматирования низкого уровня дорожки разбиваются на определенное количество секторов. Информационная длина сектора - стандартная 512 байт, количество же секторов на дорожке (соответственно, физическая длина сектора) может быть постоянным или переменным (в зависимости от радиуса дорожки). В большинстве IDE- и SCSI-накопителей используется зонная запись, при которой на внешних дорожках размещается больше секторов, чем на внутренних. Объем записываемой информации при этом существенно возрастает.

В компьютере со всеми устройствами, прежде всего, взаимодействует BIOS - Basic Input/Output System (базовая система ввода/вывода). Для стандартной BIOS максимальное количество цилиндров составляет 1024, максимальное количество головок - 16 и максимальное количество секторов - 63. Если диск разбит с количеством цилиндров большим 1024, то можно перейти к, так называемой, логической адресации блоков (LBA), когда количество цилиндров уменьшается вдвое, а количество головок, соответственно, в 2 раза возрастает.

Для 32-разрядной файловой системы FAT-32, используемой в операционных системах: Windows NT, Windows 95, Windows 95 OSR2, Windows 98, Windows 2000, Windows МЕ, длина имен файлов может быть до 256 символов, максимальный размер тома - 8 Гбайт, при этом размер кластера был принят 4 Кбайт. Для операционных систем класса Windows NT, в том числе последних: Windows 2000 и Windows ХР, более целесообразно использовать их собственную структуру NTFS, обладающую рядом преимуществ по сравнению с FAT-32, в частности имеющую меньший размер кластера (равный сектору, если это возможно).

В 2003 году появились первые экземпляры контроллеров Serial ATA на популярных материнских платах. Прежде всего, кабель у нового интерфейса принципиально отличается от прежнего плоского и широкого (40- или 80-жильного), у него количество сигнальных проводов сокращено до четырех (есть дополнительная «земля»), и до метра увеличена допустимая длина. Это способствует более компактной упаковке и лучшим условиям охлаждения внутри корпуса компьютера, удешевляет конструкцию. Тут компактные семиконтактные разъемы соединяются узким уплощенным кабелем шириной примерно 8 мм и толщиной около 2 мм. Внутри кабеля Serial ATA находятся две пары сигнальных проводов (одна пара на прием, другая - на передачу), отделенных тремя жилами общего провода («земли»). На разъеме, расположенном на дисках и материнских платах, три «земляных» контакта выступают чуть дальше сигнальных контактов, чтобы облегчить «горячее» подключение (рис. 2.5).

Рисунок 2.5 - Плата и диск с последовательным интерфейсом Serial ATA

Еще одно преимущество Serial ATA - большая полоса пропускания, нежели у Parallel ATA. Первая версия интерфейса Serial ATA обладает пропускной способностью до 1,5 Гбит/с (это около 150 Мбайт/с для полезных данных против 100-130 Мбайт/с у параллельного интерфейса). Однако в дальнейшем второе и третье поколение Serial ATA увеличат скорость до 3 и 6 Гбит/с соответственно.

Запас скорости интерфейса сейчас кажется очень большим. Действительно, нынешние IDE-винчестеры со скоростью чтения полезных данных до 50 Мбайт/с, практически насытили интерфейс UltraATA/100. Потому что два таких диска на одном IDE-шлейфе уже не могут сосуществовать без теоретической потери скорости, поскольку реально UltraATA/100 дает примерно 90 Мбайт/с потоковой пропускной способности, а это близко к пределу интерфейса UltraATA/133. В то же время, добираться до 150 Мбайт/с одиночным диском придется еще очень долго, лет пять, а то и больше, то есть даже первой версии Serial ATA обеспечена долгая жизнь.

5. Накопители на гибких магнитных дисках

Гибкий (floppy) диск (дискета) - круг лавсановой пленки с магнитным покрытием, помещенный в защитный конверт еще недавно был единственным сменным носителем информации в компьютере, ведь первые PC (до РС ХТ) других дисков не имели. Первые дискеты для РС были размера 5,25", портативные РС потребовали формата 3,5", однако позднее они стали применяться на всех компьютерах, и вытеснили дискеты 5,25".

Емкость первых 5,25" дискет для РС была не велика, сначала 360 Кбайт, а затем 1200 Кбайт. Первые дискеты 3,5" сразу были большей емкости, сначала 720 Кбайт, а затем 1440 Кбайт. Позднее был разработан стандарт на 3,5" дискеты емкостью 2880 Кбайт, но они получили меньшее распространение, тем более что появились разработанные по новой технологии дискеты сразу почти в 100 раз большей емкости.

Информация на дискету записывается с двух сторон, с каждой из которых располагается 80 дорожек. Головки на верхней и нижней сторонах дискеты смещены друг относительно друга, чтобы они не мешали подтягивать (для уменьшения зазора) поверхность дискеты к головкам за счет аэродинамических эффектов при вращении носителя. Также в зависимости от формата каждая сторона разбивается на определенное количество секторов.

В дисководах (рис. 2.6) для гибких дисков (дискет) головки записи/чтения при его работе непосредственно касаются поверхности дискеты, поэтому скорость вращения значительно ниже (300 или 360 оборотов в минуту) и дискеты быстрее выходят из строя. Для уменьшения трения дискеты покрывают защитным слоем тефлона (фр. тефаль) - материала с очень низким коэффициентом трения. Они дороже раза в полтора, но зато служат гораздо дольше.

Рисунок 2.6 - Дисковод для гибких дисков (дискет)

6. Оптические диски

В эту группу объединены носители, которые для считывания информации используется чисто оптический принцип, когда 1 или 0 распознаются по различной фазе отраженного лазерного луча от поверхности с различным состоянием, созданным при записи данных.

WORM - накопители (Write Once Read Many - одна запись много считываний) представляют собой диск, помещенный обычно в прочный картридж 5,25", по конструкции подобный дискете 3,5" . Запись информации сводится к тому, что на светлой поверхности диска там, где это нужно, выжигаются лазерным лучом микроскопические темные пятнышки. Емкость накопителя составляет от 650 Мбайт до 1,3 Гбайт.

Для записи поверхность магнитооптического диска прогревают лазерным лучом до температуры легкого перемагничивания (точки Кюри). Обычно сначала при постоянном нагреве намагничивают записываемый участок в одном направлении, а потом импульсным нагревом перемагничивают нужные точки. Это долго, требуется два оборота диска. Новейшие устройства способны создавать быстропеременное магнитное поле нужной силы и записывают за один оборот. Так что и по скорости записи магнитооптика догоняет винчестер. При этом, как и винчестер позволяют многократно перезаписывать информацию и подобно дискете заменять носитель. Такое сочетание свойств объясняет большую популярность МО в мире.

В конце 70-х годов компания Philips выпустила первые компакт-диски (CD - Compact-Disk). Вначале они предназначались для 14-разрядной звуковой записи продолжительностью звучания 60 минут. Диаметр тех дисков был несколько меньше диаметра современных компакт-дисков, который равен 12 см (4,75 дюйма). Вскоре Philips обменялась патентами с Sony, в результате чего был издан совместный стандарт. Стандарт определял характеристики аудиодисков (CD-DA - Compact-Disk Digital Audio - компакт-диск для цифровой аудиозаписи). Запись звука стала 16-разрядной, а продолжительность звучания не менее 72 минут (говорят, что длительность определялась возможностью записи на один диск Девятой симфонии Бетховена). При непрерывном чтении и воспроизведении музыки для этого оказалось достаточно скорости чтения 150 Кбайт/с. Теперь приводы CD-ROM работают с существенно большей кратностью чтения до 56Х (рис. 2.7).

Впоследствии были выпущены стандарты для других типов компакт-дисков. Компании Philips и Sony в декабре 1994 года объявили, что разработан проект стандарта, названного MMCD (MultiMedia Compact Disk). Диск с однослойной записью мог иметь емкость 3,7 Гбайт. При помощи компании ЗМ была разработана технология 2-cлoйной записи для проекта MMCD. В этом случае емкость диска удваивалась. Такие параметры уже могли обеспечить проигрывание цифрового видео в формате MPEG-2 (Motion Picture Experts Group) в течение 135 и 270 минут соответственно.

Рисунок 2.7 - Привод компакт-диска (CD-ROM).

Параллельно, другой альянс - 'Toshiba-Time Warner - при поддержке Matsushita, Thomson, Hitachi, Pioneer, МСА и MGM/UA разработал свой вариант компакт-диска повышенной емкости - SD (Super Density). Проект SD был анонсирован в январе 1995 года. Согласно этому предложению, диск был, как бы склеен из двух одинаковых пластинок. В зависимости от количества слоев и используемых сторон емкость диска могла составлять 5, 9, 10 и 18 Гбайт.

Для объединения этих разработок был представлен новый стандарт- DVD. Тогда эта аббревиатура расшифровывалась как Digital Video Disk - цифровой видеодиск.

Окончательный вариант DVD представляет собой два склеенных диска диаметром 12 сантиметров. Толщина каждого диска - 0,6 мм, общая толщина - 1,2 мм, как у обычных CD. Каждая из пластинок представляет собой сторону DVD-диска. Технология позволяет записывать на каждой из сторон два слоя данных. Таким образом, в зависимости от количества задействованных сторон и слоев, информационная емкость DVD-диска сможет составлять от 1 слоя, 1 стороны - 4,7 Гбайт до 2 слоев, 2 сторон (DLDS) - 17,0 Гбайт. Эти диски получили многоцелевое назначение и стали расшифровываться как DVD (Digital Versatile Disk - цифровой многоцелевой диск).

7. Блоки расширения

Блоки (платы) расширения или карты (Card), как их иногда называют, могут использоваться для обслуживания устройств, подключаемых к IBM PC. Они могут использоваться для подключения дополнительных устройств (адаптеров дисплея, контроллера дисков и т.п.). Если оборудование умещается на одной плате, то его можно разместить внутри корпуса системного блока. Если же оно не помещается в корпус, например, в случае с монитором, то внутри размещается только плата управления или согласования, соединяющаяся с оборудованием с помощью кабеля, который можно подключить через соединитель (Connector), расположенный на задней стенке корпуса (точнее, соединитель располагается обычно непосредственно на торце платы). Каждой плате расширения, устанавливаемой в слот (Slot) на материнской плате, соответствует специальное отверстие в задней стенке корпуса, закрытое заглушкой, если оно не используется. При установке платы ее торец вместо заглушки становится элементом задней стенки компьютера.

Необходимо отметить, что соотношение между оборудованием, размещаемым на материнской плате и устанавливаемым дополнительно в слоты, постепенно изменяется, с одной стороны, в пользу размещения оборудования на плате, а, с другой стороны, в пользу передачи реализации этих функций процессору. Так в ММХ - компьютерах обработку звука, фото - и видео - изображений, а также телекоммуникации - все это почти полностью взял на себя процессор, поэтому функции дополнительных устройств существенно упростились.

Для воспроизводства качественного звука уже довольно давно появились звуковые платы (SoundCard), преобразующие цифровой код в нормальный звуковой сигнал для обычных акустических колонок (Speaker). Впрочем, колонки чаще используют специальные, очень малогабаритные, чтобы держать их рядом с компьютером. А неизбежные при таких размерах дефекты звучания компенсируют цифровой коррекцией сигнала.

Рисунок 2.8 - Звуковая плата и акустическая система.

Первой приобрела популярность, достаточную для массового выпуска, плата Sound Blaster. Сегодня почти все звуковые платы обеспечивают совместимость с нею (рис. 2.8). Современные звуковые платы могут не просто воспроизвести объемный звук, но и объемный управляемый в зависимости от изображения на экране.

В персональных компьютерах видео платы (VideoCard), прежде всего, предназначались для согласования с монитором (видеоадаптеры), затем вывода на экран графики понадобились ускорители (видео акселераторы).

РС начинают загрузку с режима VGA - Video Graphic Array (640x480 пикселей - picture element, pixel). Режим SuperVGA, формат 800 х 600 пикселей нужен, чтобы при оформлении одиночного документа было доступно все богатство шрифтов системы Windows. Для верстки журналов и газет требуется, хотя бы 1024 х 768, а лучше - 1280 х 1024 пикселей. Иначе не разглядишь, как стыкуются отдельные фрагменты. Рисование идет быстро на экране с разрешением 1280 х 1024 - 1600 х 1200, с меньшим форматом придется постоянно переключаться на крупномасштабный просмотр фрагментов и т.д.

Если умножить шаг (расстояние между центрами пикселей) на требуемое число пикселей в строке, а затем помножить на 1,25 (отношение длины диагонали экрана к длине его строки), то получится длина в миллиметрах диагонали нужного монитора. (В дюймах - поделите на 25,4). Так, что для современных персональных компьютеров требуется монитор с размером по диагонали не менее 15 (лучше 17) дюймов (рис. 2.9).

Поскольку в компьютере видеоадаптер непосредственно управляет работой монитора, формируя кадры, их смену, цветопередачу и т.п., эти два устройства лучше рассматривать вместе, тем более что именно работа монитора существенно влияет на здоровье пользователя компьютера.

Монитор, как любой телевизор, излучает электромагнитные волны во всех диапазонах - от частоты развертки кадров (50-160 Гц), до рентгеновского диапазона. Самый жесткий стандарт на уровень излучений монитора приняла Швеция (MPRII). Этому стандарту старались удовлетворить изготовители мониторов во всем мире. Еще более жесткие ограничения выдвигает стандарт ТСО95 и ТСО99.

Рисунок 2.9 - Видеоадаптер и монитор.

Немаловажное значение имеет наличие специального покрытия экрана монитора. Яркий пример - покрытие типа AGARAS (Anti- Glare, Anti-Reflection, Anti-Static) компании Panasonic, исключающее возникновение бликов, отражение и накапливание статического электричества. Покрытие представляет собой нанесенный с внутренней стороны экрана многослойный металлизированный полимер, обладающий высокой поглощающей способностью, так что дополнительных навесных защитных экранов не требуется. Особенностью данного покрытия является отсутствие снижения яркости, присущего аналогичным покрытиям других фирм.

Видеоадаптер также управляет цветовой гаммой изображения. Режим VGA использует 16-цветные изображения (полбайта на пиксель), СуперVGA начинается с 256-цветных (1 байт) изображений. Вполне телевизионное качество обеспечивают 65536 цветов (16 бит или 2 байта на пиксел), обозначаемое HighColor, а 16777216 цветов (24 бита или 3 байта), обозначаемое TrueColor - это все, что способен различить наш глаз. В режиме TrueColor идет отдельное управление градациями яркости каждого из трех лучей электронной трубки: красным (Red) - 1 байт (256 градаций), зеленым (Green) - 1 байт (256 градаций) и синим (Blue) - 1 байт (256 градаций), что и дает указанное 16,7 М сочетаний.

Теперь определим необходимый объем встроенной видеопамяти. Чтобы узнать объем памяти видеоадаптера для обеспечения требуемого режима, достаточно умножить общее число точек на экране на число байт, обеспечивающих цвет одной точки, например: 640 х 480 х 3 байта = 921600 байт или с округлением до стандартного значения - 1 Мбайт.

Большая часть изображений строится из простейших стандартных элементов - прямая, прямоугольник, эллипс и т. п. Для их рисования созданы специализированные сопроцессоры - видеоускорители (Video Accelerator). Из наиболее распространенных моделей, Cirrus Logic - самые медленные, Trident - быстрее, а Western Digital (Paradize) - самые быстрые.

Ускорители обычно входит в состав видеоадаптера, и различаются по своим параметрам, но все они обеспечивают вывод фрагментов, характерных для Windows, которые ей необходимы. Большинство нынешних видеоадаптеров содержат аппаратно реализованные ускорители (встроенные процессоры, иногда 2 на плате с собственным охлаждением) и поэтому стоят заметно дороже: несколько сотен долларов.

2. УСТРОЙСТВА ВВОДА

1. Клавиатура

За время, прошедшее с выпуска первого РС, фирма IBM разработала 3 типа клавиатур (рисунок 3.1):

- 83-клавишная клавиатура РС ХТ;

- 84-клавишная клавиатура АТ;

- 101-клавишная улучшенная клавиатура.

Улучшенная 101-клавишная клавиатура была выпущена в 1986 году, она разработана в соответствии с международными правилами и требованиями и превратилась в стандарт.

Рисунок 3.1 - Клавиатура.

Клавиатура может быть условно разделена на четыре области:

- область печати (алфавитно-цифровая клавиатура);

- дополнительная цифровая клавиатура;

- клавиши управлением курсором и экраном;

- функциональные клавиши.

В двух язычных вариантах клавиатура содержит 102 клавиши и раскладка в ней отличается от американской. Клавиатура состоит из набора переключателей, объединенных в матрицу. При нажатии на клавишу процессор, установленный в самой клавиатуре, определяет координаты нажатой клавиши в матрице. В клавиатуре установлен собственный буфер емкостью 16 байт, в который заносятся данные при слишком быстром нажатии клавиш.

Клавиатура сама представляет собой небольшой компьютер. Связь с системным блоком осуществляется через последовательную линию связи, данные по которой передаются «кадрами» по 11 бит, 8 из которых - данные, а остальные - синхронизирующие и управляющие. Эта связь - двунаправленная: клавиатура может, как передавать, так и принимать данные. «Кадр» данных содержит скан-код нажатой клавиши. Фирма IBM назначила каждой клавише уникальный номер и в соответствии с этими номерами для 102 клавишной клавиатуры убрана клавиша 29, расположенная над клавишей Enter, которая из-за этого стала занимать два ряда, и приняла форму угла, и добавлены клавиши 42 и 45. Так, что различить 101 - и 102 - клавишные клавиатуры легко по виду Enter.

При переходе от операционной системы MS-DOS к Windows95, для удобства работы с ней, выпустили клавиатуру, отмеченную логотипом Windows и снабженную дополнительными клавишами (с двух сторон между Ctrl и Alt и также с данным логотипом). С помощью них можно вызвать главное меню программ, а также дополнительной клавишей - меню для работы с выделенным фрагментом текста.

Клавиатура IBM PC предназначена для ввода в компьютер информации от пользователя. Расположение латинских букв на клавиатуре IBM PC,как правило, такое же, как на английской пишущей машинке, а букв кириллицы - как на русской пишущей машинке.

ВВОД ПРОПИСНЫХ И СТРОЧНЫХ БУКВ. Для ввода прописных букв и других символов, располагающихся на верхнем регистре клавиатуры, имеется клавиша Shift.Например, чтобы ввести строчную букву "d",надо нажать клавишу, на которой изображено "D",а чтобы ввести прописную букву "D",надо нажать клавишу Shift и, не отпуская ее, нажать на клавишу D.

Клавиша Caps Lock служит для фиксации режима прописных букв. Это удобно при вводе текста, состоящего из таких букв. Повторное нажатие клавиши Caps Lock отменяет режим прописных букв. В режиме Caps Lock нажатие клавиши Shift дает возможность ввода строчных букв. Иногда клавиша Caps Lock используется для других целей, например для переключения на русский алфавит.

СПЕЦИАЛЬНЫЕ КЛАВИШИ КЛАВИАТУРЫ. Кроме алфавитно-цифровых клавиш и клавиш со знаками пунктуации, на клавиатуре имеется большое число специальных клавиш.

Клавиша Enter предназначена для окончания ввода строки. Например, при вводе команд DOS ввод каждой команды должен оканчиваться нажатием клавиши Enter.

Клавиша BackSpace удаляет символ, находящийся слева от курсора (курсор обычно изображается мигающим символом, похожим на знак подчеркивания).

Клавиша Del (Delete-удаление) используется для удаления символа, находящегося под курсором.

Клавиша Inc (Insert-вставка) предназначена для переключения между двумя режимами ввода символов: ввода с раздвижкой символов (вставка) и ввода с замещением ранее набранных символов (замена).

Клавиша Esc (escape-убегать, спасаться), как правило, используется для отмены какого-либо действия, выходя из режима программы и т.д.

Клавиша Tab (табуляция) при редактировании текстов обычно используется для перехода к следующей позиции табуляции. В других программах ее значение может быть иным: переключение между "окошками" на экране, полями запроса и т.д.

Функциональные клавиши F1-F12 (на некоторых клавиатурах F1-F10) предназначены для различных специальных действий. Их действие определяется выполняемой программой.

КЛАВИШИ CTRL и ALT.На клавиатуре имеются специальные клавиши Ctrl и Alt.

Как клавиша Shift,они предназначены для изменения значений других клавиш. Клавиши Ctrl и Alt вводятся в комбинации с другими клавишами, исполняющаяся программа может особым образом реагировать на такие комбинации клавиш.

2. Мышь

Мышь изобрел в 1964 году Дуглас Энглбарт в Стэндвордском исследовательском институте. Официально это устройство было названо “указателем XY-координат для дисплея”. Впервые мышь была использована в компьютере в 1973 году фирмой Xerox для графического интерфейса. В 1979 году эту идею заимствовала фирма Apple, применив ее в последствии в компьютере Lisa (1983 г.) и Macintosh (1984 г.). Дальнейшее широкое распространение мыши вызвано переходом на операционные оболочки, а затем операционные системы с графическим пользовательским интерфейсом (Windows, OS/2 и т. п.).

Рисунок 3.2 - Мышь

Не смотря на теперешнее разнообразие этих устройств, все они работают практически одинаково. Рука двигает маленькую коробочку. В ней - шарик, катающийся по поверхности стола. К шарику прижаты два взаимно перпендикулярных ролика, которые он вращает. Датчики поворота роликов передают сигналы в компьютер. Хвост из проводов, по которым идут сигналы, дал устройству прозвище «мышь». Впрочем, можно обойтись и без проводов (рисунок 3.2). Нынешние радиопередатчики достаточно малы, чтобы спрятать их в мышку, и достаточно слабы, чтобы не мешать окружающим. Такая «бесхвостая» мышь в работе удобнее, но стоит дороже обычной.

В первых мышах датчики поворота были электромеханические. С роликом связан диск, скользящий по контактной щетке. На диске чередуются проводящие и изоляционные штрихи. И в электрической цепи возникают импульсы тока. Но контакты быстро изнашиваются, а еще быстрее загрязняются. Чтобы не терять импульсы, используют оптический датчик, состоящий из пары «светодиод - фотодиод», между которыми расположен зубчатый диск.

Оптика позволяет вообще отказаться от дисков и шарика. Под коробочку с фотоэлементами подкладывают пластину с перекрещенными линиями. При движении мыши каждая такая линия дает импульс. Однако разрешающая способность оптики ограничена нарисованными на подкладке линиями, да и саму подкладку надо всегда иметь вместе с мышью, поэтому оптические мыши пока не вытеснили обычные (роликовые).

Число импульсов на единицу пройденного мышкой пути зависит от ее конструкции. Но программа (драйвер), следящая за этими импульсами, может в зависимости от настройки какие-то из них пропускать. Так регулируется зависимость перемещений указателя от движений мыши. Сложные драйверы меняют чувствительность в зависимости от частоты импульсов. Благодаря этому можно коротким, но быстрым движением перебросить указатель через весь экран, а затем плавно привести его точно в нужное место.

Кнопки на мыши позволяют отмечать места, в которых оказывается ее указатель. В мышках фирмы Apple кнопка всего одна - программы построены так, что ее хватает. Мышки Microsoft (в соответствии с особенностями программ этой фирмы) двухкнопочные. Lagitech выпускает трехкнопочные мыши. Но средняя (третья) кнопка нужна очень редко, и в двухкнопочных вместо нее используют одновременное нажатие двух имеющихся.

Для перемещения мыши нужно место, хотя бы размером с обычную книгу. Причем гладкое (иначе указатель будет двигаться рывками), но не слишком (чтобы шарик не проскальзывал). Если на столе не хватает места для подкладки под мышь или стола нет вообще, как при работе Laptop или Noutbook, то мышку можно перевернуть и двигать ее шарик непосредственно пальцем. Можно перенести и кнопки на новый верх - получится Track Ball – «следящий шар». (Хотя, это название обычно не переводят). Трекбол не требует места. Большинство переносных компьютеров (ноутбуков) имеют трекбол, встроенный прямо в клавиатуру. Управлять трекболом (при должном навыке) можно гораздо точнее, чем мышью - если, конечно, шар достаточно велик. И надежность лучше: провода не перегибаются постоянно, поэтому не ломаются.

3. Монитор

Мониторы бывают цветными и монохромными. Они могут работать в одном из двух режимов: текстовом и графическом.

ТЕКСТОВЫЙ РЕЖИМ. В текстовом режиме экран монитора условно разбивается на отдельные участки - знакоместа, чаще всего на 25 строк по 80 символов (знакомест). В каждое знакоместо может быть выведен один из 256 заранее заданных символов. В число этих символов входят большие и малые латинские буквы, цифры, символы, а также псевдографические символы, используемые для вывода на экран таблиц и диаграмм, построения рамок вокруг участков экрана и т.д.

ГРАФИЧЕСКИЙ РЕЖИМ. Графический режим монитора предназначен для вывода на экран графиков, рисунков и т.д. Разумеется, в этом режиме можно также выводить и текстовую информацию в виде различных надписей, причем эти надписи могут иметь произвольный шрифт, размер букв и т.д.

В графическом режиме экран монитора состоит из точек, каждая из которых может быть темной или светлой на монохромных мониторах или одного из нескольких цветов - на цветном.

Количество точек по горизонтали и вертикали называется разрешающей способностью монитора в данном режиме. Следует заметить, что разрешающая способность не зависит от размера экрана монитора, подобно тому, как и большой, и маленький телевизоры имеют на экране 625 строк развертки изображения.

ЧАСТО ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ МОНИТОРЫ. Наиболее широкое распространение в компьютере IBM PC получили мониторы типов MDA,CGA,Hercules,EGA и VGA.

В настоящее время мониторы MDA и CGA используются уже очень редко, так как они не обладают надлежащей разрешающей способностью, что приводит к быстрому утомлению глаз. Кроме того, не имеют возможности программной загрузки шрифтов символов, поэтому для изображения букв кириллицы в текстовом режиме приходится заменять электронные схемы, хранящие шрифты (знакогенераторы). Иногда, впрочем, можно не заменять знакогенератор, а записать в него с помощью специальных приборов нужные шрифты символов. Большинство компьютеров, выпущенных в конце 80-х годов, оснащались мониторами типа VGA.

Они обеспечивают достаточное количество изображения в текстовом и графическом режиме экрана при работе с DOS-программами.

Несколько хуже мониторы EGA,они считаются еще более устаревшими. Но для современных программ, использующих графический интерфейс взаимодействия с пользователем, разрешение VGA (640*480 точек) уже явно недостаточно.

Поэтому практически все современные компьютеры оснащаются мониторами типа Super-VGA,обеспечивающими разрешающую способность 1024*768 и 800*600.

4. Сканер

Сканером называется устройство, позволяющее вводить в компьютер образы изображений, представленных в виде текста, рисунков, слайдов, фотографий или другой графической информации. Кстати, несмотря на обилие различных моделей сканеров, в первом приближении их классификацию можно провести всего по нескольким признакам (или критериям). Во-первых, по степени прозрачности вводимого оригинала изображения, во-вторых, по кинематическому механизму сканера (конструкции; механизма движения), в-третьих, по типу вводимого изображения, в-четвертых, по особенностям программного и аппаратного обеспечения сканера.

Оригиналы изображений.

Вообще говоря, изображения (или оригиналы) можно условно разделить на две большие группы. К первой из них относятся называемые непрозрачные оригиналы: всевозможные фотографии, рисунки, страницы журналов и буклетов. Если вспомнить курс школьной физики, то известно, что изображения с подобных оригиналов мы видим в отраженном свете. Другое дело прозрачные оригиналы — цветные и черно-белые слайды и негативы; в этом случае глаз (как оптическая система) обрабатывает свет, прошедший через оригинал. Таким образом, прежде всего, следует обратить внимание на то, с какими типами оригиналов сканер может работать. В частности, для работы со слайдами существуют специальные приставки.

Механизм движения.

Определяющим фактором для данного параметра является способ перемещения считывающей головки сканера и бумаги относительно друг друга. В настоящее время все известные сканеры о этому критерию можно разбить на два основных типа: ручной (hand-held) и настольный (desktop). Тем не менее, существуют также комбинированные устройства, которые сочетают в себе возможности настольных и ручных сканеров. В качестве примера можно привести модель Niscan Page американской фирмы Nisca.

Типы вводимого изображения.

По данному критерию все существующие сканеры можно подразделить на черно-белые и цветные. Черно-белые сканеры в свою очередь могут подразделяться на штриховые и полутоновые («серые»). Однако, как мы увидим в дальнейшем, полутона изображения могут также эмулироваться. Итак, первые модели черно-белых сканеров могли работать только в двухуровневом (bilevel) режиме, воспринимая или черный, или белый цвет. Таким образом, сканироваться могли либо штриховые рисунки (например, чертежи), либо двух тоновые изображения. Хотя эти сканеры и не могли работать с действительными оттенками серого цвета, выход для сканирования полутоновых изображений такими сканерами был найден. Псевдополутоновой режим, или режим растрирования (dithering), сканера имитирует оттенки серого цвета, группируя, несколько точек вводимого изображения в так называемые gray-scale-пиксели. Такие пиксели могут иметь размеры 2х2 (4 точки), 3х3 (9 точек) или 4х4 (16 точек) и т.д. Отношение количества черных точек к белым и выделяет уровень серого цвета. Например, gray-scale-пиксель размером 4х4 позволяет воспроизводить 17 уровней серого цвета (включая и полностью белый цвет). Не следует, правда, забывать, что разрешающая способность сканера при использовании gray-scale-пикселя снижается (в последнем случае в 4 раза).

Полутоновые сканеры используют максимальную разрешающую способность, как правило, только в двухуровневом режиме. Обычно они поддерживают 16, 64 или 256 оттенков серого цвета для 4-, 6- и 8-разрядного кода, который ставится при этом в соответствие каждой точке изображения. Разрешающая способность сканера измеряется в количестве различаемых точек на дюйм изображения — dpi (dot per inch). Если в первых моделях сканеров разрешающая способность была 200—300 dpi, то в современных моделях это, как правило, 400, а то и 800 dpi. Некоторые сканеры обеспечивают аппаратное разрешение 600х1200 dpi. В ряде случаев разрешение сканера может устанавливаться программным путем в процессе работы из ряда значений: 75, 1 150, 200, 300 и 400 dpi.

Надо сказать, что благодаря операции интерполяции, выполняемой, как правило, программно, современные сканеры могут иметь разрешение 800 и даже 1600 dpi. В результате интерполяции на получаемом при сканировании изображении сглаживаются кривые линии и исчезают неровности диагональных линий. Напомним, что интерполяция позволяет отыскивать значения промежуточных величин по уже известным значениям. Например, в результате сканирования один из пикселов имеет значение уровня серого цвета 48, а соседний с ним — 76. Использование простейшей линейной интерполяции позволяет сделать предположение о том, что значение уровня серого цвета для промежуточного пикселя могло бы быть равно 62. Если вставить все оценочные значения пикселов в файл отсканированного изображения, то разрешающая способность сканера как бы удвоится, то есть вместо обычных 400 dpi станет равной 800 dpi.

Аппаратные интерфейсы сканеров.

Для связи с компьютером сканеры могут использовать специальную 8- или 16-разрядную интерфейсную плату, вставляемую в соответствующий слот расширения. Для портативных компьютеров подходит устройство PC Card. Кроме того, в настоящее время достаточно широкое распространение получили стандартные интерфейсы, применяемые в IBM PC-совместимых компьютерах (последовательный и параллельный порты, а также интерфейс SCSI). Стоит отметить, что в случае стандартного интерфейса у пользователя не возникает проблем с разделением системных ресурсов: портов ввода-вывода, прерываний IRQ и каналов прямого доступа DMA.

По понятным причинам наиболее медленно передача данных осуществляется через последовательный порт (RS-232C). Именно поэтому в ряде последних ручных или комбинированных моделей сканеров для связи с компьютером применяется стандартный параллельный порт. Это очень удобно, например, при работе с портативным компьютером.

Программные интерфейсы и TWAIN.

Для управления работой сканера (впрочем, как и иного устройства) необходима соответствующая программа — драйвер. В этом случае управление идет не на уровне "железа" (портов ввода-вывода), а через функции или точки входа драйвера. До недавнего времени каждый драйвер для сканера имел свой собственный интерфейс. Это было достаточно неудобно, поскольку для каждой модели сканера требовалась своя прикладная программа. Логичнее было бы наоборот, если бы с одной прикладной программой могли работать несколько моделей сканеров. Это стало возможным благодаря TWAIN.

TWAIN — это стандарт, согласно которому осуществляется обмен данными между прикладной программой и внешним устройством (читай — его драйвером). Напомним, что консорциум TWAIN был организован с участием представителей компаний Aldus, Caere, Eastman Kodak, Hewlett Packard & Logitech. Основной целью создания TWAIN-спецификации было решение проблемы совместимости, то есть легкого объединения различных устройств ввода с любым программным обеспечением. Конкретизируя, можно выделить несколько основных вопросов: во-первых, поддержку различных платформ компьютеров; во-вторых, поддержку различных устройств, включая разнообразные сканеры и устройства ввода видео; в-третьих, возможность работы с различными формата данных. Благодаря использованию TWAIN-интерфейса можно вводить изображение одновременно с работой в прикладной программе, поддерживающей TWAIN, например CorelDraw, Picture Publisher, PhotoFinish. Таким образом, любая TWAIN -совместимая программа будет работать с TWAIN-совместимым сканером.

В заключение стоит отметить, что образы изображений в компьютере могут храниться в графических файлах различных форматов, например TIFF, РСХ, ВМР, GIF и других. Надо иметь в ввиду, что при сканировании изображений файлы получаются достаточно громоздкими и могут достигать десятков и сотен мегабайт. Для уменьшения объема хранимой информации используется обычно процесс компрессии (сжатия) таких файлов.

Вводить графическую информацию в компьютер можно вручную. Устройств оцифровки графики много, и они очень разнообразны. Одно из них так и называется Digitiser – «оцифровщик» (обычно это название не переводят).

Дигитайзер оборудован прицельным приспособлением (лупа с перекрестием), которое оператор наводит на интересующие его точки. Если нажать кнопку на прицеле, координаты точки фиксируются. Таким способом можно ввести в компьютер характерные точки чертежа, чтобы по ним восстановить линии. Зачастую это проще, чем сканировать весь чертеж и потом восстанавливать линию из множества точек.

Матричные устройства, например телевизор, синтезируют двумерное изображение из строк, а строки - из точек. Обратным преобразованием - разложением плоскости на линии, а линий на точки (разверткой, сканированием) для передачи по последовательным линиям связи - заняты телекамеры и сканеры. Телекамера использует электронную развертку. Обычный сканер, по крайней мере, в одном из направлений, развертывает изображение механически - перемещая либо бумагу (рулонный), либо светочувствительные элементы (планшетный). Перемещать можно и весь сканер по бумаге - как правило, вручную (рисунок 3.3).

Такие сканеры намного меньше и дешевле обычных, но требуют хорошей тренировки оператора и сложных программ, компенсирующих неизбежные дрожания и перекосы. А в профессиональных издательских системах работают барабанные сканеры - лист с изображением крепится на массивном цилиндре, вращающемся перед фотоэлементами. Так меньше помех от неравномерности движения.

Рисунок 3-3. Ручной сканер

Планшетный сканер можно оборудовать устройством автоматической подачи листов. Это не только удобно, но и уменьшает перекос изображения (что особенно важно при вводе текстов).

Сканеры, в отличие от телекамер, сами подсвечивают рассматриваемую поверхность. Это гарантирует стабильное освещение и правильную цветопередачу или градации серого цвета черно-белого сканера.

Разрешающая способность современных «бытовых» сканеров 300 - 800 dpi, дорогих профессиональных - несколько тысяч. Существуют (входят в комплект большинства сканеров и иногда встраиваются в них на аппаратном уровне) программы интерполяции - расчета уровней яркости в промежуточных точках. Они позволяют формировать изображение, соответствующее разрешающей способности в 2 - 4 раза большей. Изготовители для рекламы указывают в первую очередь эту, программную, разрешающую способность, реальные возможности аппаратуры часто оказываются ниже.

Помимо ввода иллюстраций сканер можно использовать для чтения текстов. Программы оптического распознавания символов (Optical Character Recognition) пока слишком чувствительны и к разрешающей способности (причем далеко не всегда ее повышение улучшает распознавание), и к равномерности освещения. Достаточно не плохие результаты распознавания дает пакет FineReader, причем в версии 4.0 заложены возможности распознавания рукописного текста и структуры бланков, что позволяет, например, распознавать отсканированные первичные бухгалтерские документы, заполненные вручную.

Одни из лучших сканеров выпускает фирма HP. Сканеры (как и лазерные принтеры) этой фирмы стали фактически стандартом, и большинство программ изначально рассчитаны на использование именно их возможностей. Для правильного восприятия изображения зачастую нужна подстройка сканера (яркости подсветки, разрешающей способности...) программами, с ним работающими.

2. УСТРОЙСТВА ВЫВОДА

1. Классификация принтеров

Принтеры – устройства вывода текстовой и графической информации из персонального компьютера на бумажный носитель. В современных моделях принтеров существует возможность вывода информации на какой-либо другой носитель, например - синтетическая пленка.

Принтеры – довольно таки обширный класс устройств. Для того чтобы более полно объять этот класс устройств их нужно классифицировать. Классифицировать принтеры можно по разным признакам, например, по скорости вывода текстовой информации (этот параметр измеряется в количестве выведенных символов за единицу времени. У современных принтеров этот параметр может достигать нескольких тысяч символов в секунду), по разрешающей способности (этот параметр отражает возможность принтера выводить мелкие линии и точки и измеряется максимальным количеством линий, длина которых равна их ширине, на один квадратный сантиметр или дюйм. У современных принтеров этот параметр может достигать нескольких тысяч точек на один дюйм). Однако лучше всего (и проще) – классифицировать принтеры по принципу вывода графической и текстовой информации, т.е. по принципу их устройства.

Исторически первым типом принтеров были лепестковые принтеры. Их устройство походило на устройство печатных машинок. То есть у принтеров были такие же литеры, закрепленные на рычагах, как и у простых печатных машинок. При механическом воздействии на рычаг литеры, они под действием пружин, ударяли по бумаге через копировальную бумагу или специальную красящую ленту и оставляли на бумаге отпечаток буквы. В отличие от печатных машинок в таких принтерах рычаги приводились в движение не при помощи кнопок, а при помощи электромагнитов, включением и выключением которых управляли компьютеры. Данные принтеры имели несколько недостатков:

Они не могли выводить графическую информацию, так как имели ограниченный набор символов.

• Низкая скорость вывода информации (около 100-200 знаков в минуту).

• Сильный шум при работе.

• Низкая механическая надежность, определяемая большим количеством элементов и большими ударными нагрузками, приходящимися на эти элементы.

• Низкая скорость вывода информации заставила ученых искать способы повышения скорости печати матричных принтеров. И этот способ был вскоре найден.

Было предложено использовать вместо отдельных рычагов с литерами один диск, с выгравированными по периметру на нем литерам символов букв и знаков. Этот диск при помощи шагового двигателя поворачивался на нужный угол (так, что бы печатаемая буква или символ находилась напротив электромагнита), затем этот электромагнит включался и ударял по выбранной литере. Литера ударяла по бумаге через специальную красящую ленту, и, таким образом, получался отпечаток требуемой буквы или символа на бумаге.

Такие принтеры были способны намного быстрее выводить информацию на бумажный носитель (200-300 знаков минуту) и обладали большей механической надежностью, по сравнению с предыдущим типом принтеров.

Но эти принтеры так же обладали еще и некоторыми недостатками:

• Невозможность вывода графической информации т.к. они тоже имели ограниченный набор символов.

• Сильный шум при работе.

Дальнейшей разновидностью таких принтеров были принтеры, у которых литеры располагались не на диске, а на сфере. Эта сфера имела форму булавы, на каждом выступе которой была выгравирована буква. Эта сфера приводилась в движение при помощи шагового двигателя, поворотом которого выбиралась требуемая литера в ряду, и рычагом, наклон которого выбирал нужный ряд букв. После выбора нужной буквы включался электромагнит и литера ударяла по бумаге через красящую ленту, оставляя на ней отпечаток необходимой буквы или символа. Такие принтеры обладали большой скоростью выводимых на бумагу символов, но им так же были присущи и недостатки предыдущего типа принтеров, а именно сильный шум и невозможность вывода графической информации.

Два последних типа принтеров не получили широкого распространения т.к. их вскоре вытеснили более производительные матричные принтеры.

Предлагается классифицировать принтеры по пяти основным позициям:

принципу работы печатающего механизма,

максимальному формату листа бумаги,

использованию цветной печати, наличию или отсутствию аппаратной поддержки языка PostScript

скорости печати.

По принципу печати различаются матричные, струйные и лазерные (страничные) принтеры. Существует ряд других технологий печати, например сублимационная, печать за счет термопереноса, которые применяются гораздо реже. Лазерная и светодиодная технологии (в последнем случае вместо лазера и отклоняющего лазерный луч зеркала используется линейка светодиодов) во многих случаях с точки зрения конечного пользователя неразличимы. Параметр, определяющий качество печати лазерных принтеров - разрешение.

Наиболее распространены модели формата А3 и Legal (т.е. рассчитанные на лист бумаги чуть больший, чем А4). Модели, работающие с бумагой формата А3, стоят несколько дороже. Соотношение числа продаж у "узких" и "широких" принтеров постепенно изменяется в сторону первых. Большая часть моделей принтеров формата А3 использует матричный или струйный принцип печати.

По гамме воспроизводимых цветов принтеры делятся на черно-белые, черно-белые с опцией цветной печати (такие модели есть среди матричных и струйных) и цветные. Для цветных принтеров в рамках одного типа (струйных) качество печати очень существенно меняется от модели к модели. В результате и позиционируются они на рынке по-разному. Принтеры с опцией цветной печати, как правило, плохо воспроизводят страницы, на которых цветная графика соседствует с черным фоном. Последний получается путем смешения чернил нескольких основных цветов. В итоге черный цвет оказывается недостаточно насыщенным, а стоимость печати такой страницы - весьма высокой.

Для качественного воспроизведения иллюстраций, хранящихся в векторных форматах, важно наличие встроенного интерпретатора языка PostScript. Формально модели, поддерживающие язык PostScript, приблизительно на 25% дороже аналогичных, не включающих эту опцию. Однако, чтобы на практике воспользоваться преимуществами языка PostScript, приходится приобретать дополнительную память и разница в цене может оказаться весьма существенной.

По скорости печати можно выделить четыре группы: матричные принтеры без автоподачи; принтеры, обеспечивающие скорость печати до 4 стр./мин. и предназначенные для индивидуального применения; принтеры со скоростью печати до 12 стр./мин., обслуживающие рабочие группы; мощные сетевые принтеры с производительностью более 12 стр./мин. Производительность принтера - существенный фактор для организаций, где одним принтером пользуются сразу несколько человек, и практически не влияющий на потребительские предпочтения показатель, если речь заходит об индивидуальной эксплуатации печатающего устройства.

Скорость при цветной печати, как правило, значительно ниже, чем при печати одним черным цветом.

2. Матричный (игольчатый) принтер

Любое изображение, будь то текст или какая-либо картинка, можно воспроизвести на бумаге по точкам. На этом и основан принцип работы всех следующих типов принтеров.

Печать на бумаге в матричных принтерах осуществляется при помощи блока иголочек, приводимых в движение электромагнитами. Иголочки, ударяя по бумаге через красящую ленту, оставляют на бумаге точки. Затем блок с иголочками перемешается на некоторое расстояние и процесс повторяется. Так как расстояние между такими точками невелико, то в результате на бумаге получается изображение нужного символа или картинки.

Качество печати графической информации таких принтеров сравнимо с обыкновенными газетными фотографиями, однако, благодаря малой массе блока с иголочками, его можно довольно таки быстро перемещать по листу бумаги, что позволяет получить большие скорости вывода информации (у современных моделей матричных принтеров скорость печати достигает 1200 знаков в минуту).

Данный тип принтеров обладает следующими достоинствами:

• высокая скорость печати

• меньшие габариты и масса, чем у лепестковых принтеров

• возможность вывода разнообразной графической информации

• высокая надежность

Однако, несмотря на все эти достоинства, данные принтеры обладают следующими недостатками:

• низкая разрешающая способность (300 точек на дюйм), и, как следствие этого, невозможность применять такие принтеры для печати высококачественных изображений

• неприятный шум при работе

• невозможность или сложность печати многоцветных документов

Низкая скорость печати матричных принтеров определялась в первую очередь тем, что необходимо было иголочкой совершить сильный удар по красящей ленте. Этот недостаток был исправлен в следующем классе принтеров.

Игольчатый принтер (Dot-Matrix-Printer) долгое время являлся стандартным устройством вывода для РС. В то время, когда струйные принтеры работали еще неудовлетворительно, а цена лазерных была достаточно высока, игольчатые принтеры повсеместно использовались с компьютерами. Они еще часто применяются и сегодня. Достоинства этих принтеров определяются, в первую очередь, скоростью печати и их универсальностью, которая заключается в способности работать с любой бумагой, а также низкой стоимостью печати.

Существуют 4 вида матричного принтера: 9- , 18- и 24-игольчатые принтеры и строчный принтер.

При выборе принтера всегда необходимо исходить из задач, которые будут перед ним поставлены. Если необходим принтер, который должен целый день без перерыва печатать различные формуляры, или скорость печати важнее, чем качество, то альтернативы игольчатому принтеру в настоящий момент нет.

Вообще игольчатый принтер является существенно более универсальным принтером при работе с бумагой, чем лазерный или струйный, для которых, как правило, отсутствует возможность использования бумаги в рулоне.

К параметру "скорость печати" надо относиться осторожно. Изготовители всегда указывают теоретическую скорость печати, т.е. максимально возможную скорость чернового (Draft) режима, при этом качество печати не играет роли. LQ-печать для игольчатых принтеров длиться, конечно же, дольше. Еще дольше приходится ожидать печати графики, потому что при этом набор знаков не читается из внутренней памяти (ROM) принтера, а каждая печатаемая точка должна рассчитываться.

Игольчатые принтеры оборудованы внутренней памятью (буфером), который принимает данные от РС. Объем памяти недорогих игольчатых принтеров составляет от 4 до 64 Кбайт. Хотя существуют модели, имеющие и больший объем памяти (например Seikosha SP-2415 имеет буфер размером 175 Кбайт).

Матричный принтер является механическим устройством, а работа механических узлов всегда сопровождается шумом.

3. Струйный принтер

История развития струйной печати насчитывает несколько десятилетий. Генеральная идея, в общем, оставалась все время неизменной - нанесение краски на бумагу или другой материал, используя преимущества жидкого красителя: легкость в нанесении и возможность образования малых объемов. Разнообразие предлагаемых способов было поистине неисчерпаемым. В итоге сформировалось четыре самостоятельных направления в развитии струйной печати, каждое из которых обладало как несомненными достоинствами, так и неизбежными недостатками.

Наиболее ранней технологией, сделавшей струйную печать доступной и относительно дешевой, была технология "сухих чернил" - "dry ink jet". Под воздействием высокой температуры частицы твердого красителя (чаще всего в этом качестве выступал графит) расплавлялись и под давлением наносились на бумагу. Этот метод до сих пор применяется в калькуляторах и некоторых типах принтеров. В настоящее время, однако, появилось интересное развитие этого метода, получившее название "сублимационной печати".

Другая разновидность струйной печати - "спарк" - технология - в целом аналогична предыдущей, но использует жидкие чернила.

Два других типа струйной печати составляют, по сути, ее современное лицо. Это пьезоэлектрическая и "пузырьковая" технологии.

Первая из них, как следует из названия, использует явление пьезоэлектричества для нанесения чернил на бумагу (пленку). Это позволяет очень точно позиционировать частицы красителя, однако требует сложного и дорогого устройства печати (картриджа).

"Пузырьковая" технология осуществляет нанесение красителя путем выталкивания частиц чернил из емкости при помощи пузырька газа, образующегося внутри картриджа в результате резкого локального повышения температуры и давления.

Именно появление и промышленная реализация "пузырьковой" технологии струйной печати явилось причинной всплеска спроса на струйные принтеры, вначале одноцветные, а впоследствии практически всегда полихромные. Окончательный выбор сделан, однако, в пользу "пузырьковой струйной печати" (bubble ink jet printing). Эту же технология в своих изделиях используют Hewlett Packard, Canon, Mannesman Tally и ряд других производителей.

Выбор в пользу именно этой технологии вполне объясним даже с обыденной точки зрения "непродвинутого" пользователя. Технология bubble ink jet позволяет реализовать печатающий узел устройства в виде дешевого съемного картриджа, она достаточно толерантна к качеству используемых чернил (хотя, разумеется, всегда предпочтительнее использовать фирменные чернила, либо чернила, рекомендованные производителем картриджа). И главное - "пузырьковая" технология обладает тем, что в мире аппаратного обеспечения именуется "масштабируемостью". Иными словами, увеличение истинного разрешения печати, скажем, вдвое, для технологии bubble ink jet есть проблема технологическая, но не принципиальная.

Качество струйной печати зависит, главным образом, от трех основных факторов: качества печатающего узла (разрешение), качества чернил (передача полутонов и цвета), типа используемого носителя (непосредственно связан с предыдущим фактором - насколько хорошо данные чернила сочетаются в данным типом бумаги или пленки).

Несомненно, первый из указанных факторов оказывает наибольшее влияние на качество печати в целом. Однако он же и вызывает наибольшие технологические трудности при реализации и оказывает решающее воздействие на конечную стоимость изделия - не в меньшую сторону, к сожалению. При этом удачный подбор чернил, эмуляции высокого разрешения и конструкция картриджа, сводящая к минимуму эффект "расплывания" чернил на бумаге позволяют достичь результатов, крайне незначительно отличающихся от тех, которые получаются при использовании более дорогого принтера с высоким истинным разрешением.

В этих типах принтеров краска непосредственно переносится на бумагу.

Принцип работы каплеструйных принтеров похож на принцип работы электронно-лучевой трубки. В таких принтерах краска наливается в специальный сосуд, имеющий в дне настолько маленькое отверстие (это отверстие называется форсунка), что в нормальных условиях краска из сосуда не вытекает. Однако при кратковременной подаче разности потенциалов между форсункой и бумагой, краска начинает вытекать небольшими каплями, которые затем ускоряются в электрическом поле, отклоняются на определенный угол системой отклоняющих пластин и попадают на бумагу, оставляя на ней след. Изображение на листе бумаги, так же как и у матричных принтеров, формируется из точек, но за счет того, что точка у каплеструйного принтера намного меньше, чем у матричного, изображение на листе бумаги получается лучшего качества.

Высокая скорость печати таких принтеров определяется тем, что нет необходимости перемещать громоздкие печатающие головки.

Достоинство таких принтеров заключается в том, что при использовании нескольких сосудов с разными красками можно получить цветное изображение.

Однако эти принтеры не нашли широкого применения за счет того, что в них используется высоковольтное напряжение. Сейчас такие принтеры можно встретить лишь где-нибудь на производстве. Они используются там, в основном, для нанесения даты изготовления (типичным примером может служить ликероводочное производство, где такими принтерами наносится дата изготовления и другая техническая информация непосредственно на бутылки с напитком).

Следующей разновидностью каплеструйных принтеров были капельные принтеры (их еще зачастую называют струйными). В таких принтерах есть головка, нижняя часть которой находится на небольшом расстоянии (около 1 мм и даже меньше) от листа бумаги. В нижней части головки на небольшом расстоянии друг от друга находятся несколько форсунок (иногда до нескольких сотен и даже тысяч), объединенных в прямоугольную матрицу. Внутри корпуса, чуть выше этих форсунок находятся микроскопические резисторы (каждый над определенной форсункой). Сосуд с краской, нагревательные резисторы и форсунки зачастую объединяются в один блок, который носит название картридж.

Краска стекает на резисторы и задерживается под ними т.к. не может просочиться через маленькие форсунки. При подаче напряжения на определенный резистор он нагревается, краска вскипает и под давлением выплескивается через форсунку. Т.к. расстояние между форсункой и бумагой невелико, то капля краски попадает в строго определенное место на листе бумаги. Затем печатающая головка перемещается на некоторое расстояние и процесс повторяется.

Большое количество форсунок обусловлено тем, что при большем количестве форсунок можно большее количество капель выплеснуть на бумагу одновременно. Это определяет скорость печати таких принтеров. Скорость печати принтеров такого типа может достигать нескольких десятков страниц формата А4 в минуту.

Разрешающая способность таких принтеров составляет до 1200 точек на дюйм.

Достоинствами этого типа принтеров являются:

• Высокая скорость печати

• Возможность цветной печати при использовании нескольких сосудов с разной краской

• Высокая разрешающая способность принтеров, что позволяет получать распечатки фотографического качества

К недостаткам данных типов принтеров можно отнести:

• Высокую стоимость расходных материалов, по сравнению с матричными принтерами

• Низкую ремонтопригодность (ведь если засорилась форсунка или сгорел нагревательный резистор то проще будет купить новый картридж, чем починить сломанный)

В настоящее время во всем мире струйные печатающие устройства вышли на первое место по объемам продаж. Принтеры практически бесшумны, с легкостью осуществляют цветную печать. Полученные с помощью струйных принтеров распечатки обладают высоким разрешением лазерного качества.

4. Лазерный принтер

Несмотря на сильную конкуренцию со стороны струйных принтеров, лазерные принтеры на сегодня позволяют достигнуть более высокого качества печати.

К сожалению, цветные лазерные принтеры доступны далеко не всем. Однако радует то, что качество получаемого с их помощью изображения приближается к фотографическому, а цены имеют тенденцию к снижению. Уже сейчас можно приобрести цветной лазерный принтер менее чем за 5000 USD.

Таким образом, для получения высококачественной черно-белой распечатки следует отдавать предпочтение лазерному принтеру по сравнению со струйным. Если вы желаете получить цветное изображение, то в большинстве случаев можете быть удовлетворены цветным струйным принтером.

Уровень шума при "жужжании" лазерного принтера составляет в среднем 40 дБ. В режиме off-line это значение еще меньше.

Большинством изготовителей лазерных принтеров используется механизм печати, который применяется в ксероксах.

Альтернативой лазерному является так называемый светодиодный принтер, или LED-принтер (Light Emitting Diode). Вместо лазерных лучей, управляемых с помощью механики зеркал, барабан освещает неподвижная диодная строка, состоящая из 2500 светодиодов, которая описывает не каждую точку, а целую строку. На этом принципе работает лазерный принтер OKI.

Технологически процесс цветной печати на лазерном принтере осуществляется очень сложно, поэтому и цены на такие принтеры еще очень высоки.

Скорость печати лазерного принтера определяется двумя факторами. Первый из них - это время механической протяжки бумаги, другой - скорость обработки данных, поступающих от РС, и формирования растровой страницы для печати.

Обычно лазерный принтер оборудован собственным процессором. Как правило, для черно-белых принтеров используется микропроцессор Motorola 680000. В высокопроизводительных принтерах, например НР, используют процессор Intel 80960, имеющий тактовую частоту 33 МГц и сокращенный набор команд (RISC-архитектура).

Так как лазерный принтер является страничным принтером (т.е. он формирует для печати полную страницу, а не отдельные строки, как игольчатый или струйный) скорость печати измеряется в страницах в минуту. Средний лазерный принтер печатает 4, в лучшем случае 6 или 8 страниц в минуту. Высокопроизводительные принтеры, которые, как правило, используются в компьютерных сетях, могут печатать до 20 и более страниц в минуту.

Разрешение лазерного принтера по горизонтали и по вертикали определяется различными факторами: 1) вертикальное разрешение соответствует шагу барабана и для большинства принтеров составляет 1/600 дюйма (для более дешевых 1/300 дюйма); 2) горизонтальное разрешение определяется числом точек в одной "строке" и ограничено точностью наведения лазерного луча.

Лазерный принтер обрабатывает целые страницы, что, естественно, связано с большим количеством вычислений. Скорость печати определяется не только работой процессора, но и существенно зависит от памяти, которой оборудован принтер. Величина памяти лазерного принтера 1 Мбайт является нижней границей, более ощутима емкость памяти от 2 до 4 Мбайт. Цветные лазерные принтеры имеют еще большую память.

Как правило, большинство лазерных принтеров могут печатать на бумаге формата А4 и меньше, правда, в последнее время появились принтеры, способные печатать на листах формата А3. Кроме того, если раньше печать на рулоне считалась прерогативой лишь игольчатых принтеров, то сейчас на рынке появились модели лазерных принтеров, которые также могут использовать для работы бумагу в рулоне, например Pentax Laserfold 300E.

Некоторые лазерные принтеры, например Xerox 4320/MRP "умеют" печатать на обеих сторонах листа, а во многих дорогих моделях предусмотрена возможность их дооборудования для двусторонней печати (правда, это стоит более 500 USD).

Данный тип появился недавно. Из всех современных типов принтеров он наиболее перспективен т.к. обеспечивает высокую скорость вывода как графической, так и текстовой информации (десятки и сотни страниц формата А4 в минуту), имеет высокую разрешающую способность (от 1200 и более точек на дюйм) и может использоваться для цветной печати.

Устроен такой принтер следующим образом. Бумага, проходя через принтер, электризуется при помощи лазера или блока светодиодов в тех местах, где должно быть изображение. Затем на наэлектризованную бумагу наносится порошкообразная краска (ее называют тонером), которая прилипает к наэлектризованным участкам бумаги, и затем прилипшая краска впекается в бумагу при помощи специальной, очень мощной лампы.

Если последовательно применить несколько таких операций электризации–впекания, но разными красками, то в итоге получится цветное изображение.

К недостаткам такого типа принтеров можно отнести:

• дороговизна расходных материалов

• образование озона при длительной работе принтера

5. Термический принтер

Цветные лазерные принтеры пока не идеальны. Для получения цветного изображения с качеством близким к фотографическому или изготовления допечатных цветных проб используют термические принтеры или, как их еще называют, цветные принтеры высокого класса.

В настоящее время распространение получили три технологии цветной термопечати: струйный перенос расплавленного красителя (термопластичная печать); контактный перенос расплавленного красителя (термовосковая печать); термоперенос красителя (сублимационная печать).

Общим для последних двух технологий является нагрев красителя и перенос его на бумагу (пленку) в жидкой или газообразной фазе. Многоцветный краситель, как правило, нанесен на тонкую лавсановую пленку (толщиной 5 мкм). Пленка перемещается с помощью лентопротяжного механизма, который конструктивно схож с аналогичным узлом игольчатого принтера. Матрица нагревательных элементов за 3-4 прохода формирует цветное изображение.

Термовосковые принтеры переносят краситель, растворенный в воске, на бумагу, нагревая ленту с цветным воском. Как правило, для подобных принтеров необходима бумага со специальным покрытие. Термовосковые принтеры обычно используются для печати деловой графики и другой нефотографической печати.

Для печати изображения, почти не отличающегося от фотографии, и изготовления допечатных проб лучше всего использовать сублимационные принтеры. По принципу работы они аналогичны термовосковым, но переносят с ленты на бумагу только краситель (не имеющий восковой основы).

Принтеры, использующие струйный перенос расплавленного красителя, называют еще восковыми принтерами с твердым красителем. При печати блоки цветного воска расплавляются и выбрызгиваются на носитель, создавая яркие насыщенные цвета на любой поверхности. Полученные таким образом "фотографии" выглядят слегка зернистыми, но удовлетворяют всем критериям фотографического качества. Этот принтер не годится для изготовления диапозитивов, поскольку капли воска после высыхания имеют полусферическую форму и создают сферический эффект.

Имеются термические принтеры, которые совмещают в себе технологию сублимационной и термовосковой печати. Такие принтеры позволяют печатать на одном устройстве как черновые, так и чистовые оттиски.

Скорость печати термических принтеров вследствие инерционности тепловых эффектов невысокая. Для сублимационных принтеров от 0,1 до 0,8 страниц в минуту, а для термовосковых - 0,5-4 страницы в минуту.

6. Современные модели принтеров

Принтеры от Hewlett Packard.Как известно, компания Hewlett-Packard является крупнейшим международным производителем контрольно-измерительной аппаратуры, компьютерной техники и периферии, медицинского оборудования, компьютерных сетей и программного обеспечения, которые пользуются большим успехом благодаря своему высокому качеству и уровню обслуживания. Среди других фирм, производящих компьютерную технику, изделия этой компании прежде всего отличает именно высочайшее качество и надежность. Во многом компания Hewlett-Packard известна также своим новаторским подходом при решении любых сложных технических проблем: будь то создание нового лазерного принтера, анализатора спектра или разработка сетевого стандарта. Стоит отметить, что, например, 40-45% европейского рынка лазерных принтеров составляют различные модели LaserJet, хотя, по сравнению с этим, успех фирмы на компьютерном рынке стран бывшего СССР выглядит куда более внушительно. Лазерные принтеры от Hewlett-Packard составляют на нем просто подавляющее большинство.

Достаточно активно компания Hewlett-Packard работает также на рынке струйных принтеров. Все они, как цветные, так и монохромные, используют технологию thermal ink-jet. Такие модели, как DeskJet 500/500С, DeskJet 550С, DeskJet 1200, DeskJet Portable, достаточно хорошо известны сегодня на российском рынке (табл. 2). Кстати, на параметры последней стоит обратить внимание всем деловым людям, чья работа связана с поездками. При весе около 2 кг вместе с аккумуляторами этот принтер может печатать со скоростью 3 страницы в минуту. Кстати, нет никаких проблем с кириллическими шрифтами - нужно просто приобрести специальный картридж. Впрочем, в конце прошлого года уже появилась новая модель - DeskJet 310, которая примерно на 40% быстрее старой. Кроме этого, у нее появилась возможность цветной печати, которая достигается путем установки специального дополнительного устройства Color Kit.

По мнению ряда экспертов, рынок струйных принтеров будет расширяться за счет снижения продаж ударных матричных устройств. Тем не менее, цена одной страницы, отпечатанной на струйном принтере, составляет 4-8 центов, а на ударном матричном - менее 1 цента. Именно поэтому наш рассказ теперь о принтерах фирмы Epson.

Принтеры от EPSON. Итак, можно констатировать, что «старые» добрые матричные печатающие устройства, основанные на ударном принципе действия, по-прежнему очень популярны. Собственно говоря, эта их популярность легко объяснима. Во-первых, для большинства ударных печатающих устройств требуются достаточно дешевые расходные материалы: обыкновенная бумага и сравнительно недорогая красящая лента. Во-вторых, почти все матричные ударные принтеры позволяют работать как с отдельными форматными листами, так и с рулонной бумагой. И, в-третьих, скорость работы и качество печати современных матричных принтеров удовлетворяют подавляющее большинство пользователей персональных компьютеров. Заметим, что и стоимость этих устройств вполне приемлема.

Одними из наиболее популярных моделей матричных принтеров являются, конечно, принтеры Epson. По некоторым оценкам, более половины отечественного рынка матричных принтеров составляют именно эти устройства.

Стоит отметить, что фирма предлагает достаточно широкий диапазон различных по характеристикам устройств и позволяет выбрать именно ту модель принтера, которая необходима при решении той или иной задачи. Немалую роль играют и шумовые характеристики, которые у принтеров, поставляемых официальными дистрибьюторами (или дилерами) Epson, удовлетворяют жестким европейским стандартам. Современные модели принтеров Epson, разумеется, существенно превосходят по технические параметрам своих недавних предшественников. У нас нет возможности подробно рассматривать все существующие модели, поэтому мы остановимся только на наиболее существенных их отличиях.

9-игольчатые принтеры моделей FX-870/1170 (соответственно с узкой и широкой кареткой) по праву отвечают образу идеального на сегодняшний день принтера типа «рабочая лошадь». Их конструкция рассчитана на тяжелую работу при высокой производительности - так называемый стиль havy duty design. Модели FX-870/1170 в режиме «черновой» печати работают со скоростью около 380 символов в секунду. Это на 30% быстрее, чем допускалось в предыдущих моделях FX-850/1050. Кстати, сменный картридж с красящей лентой рассчитан на печать до 3 миллионов символов.

Практически все новые модели принтеров Epson гарантируют надежную подачу бумаги практически любого типа, включая отдельные форматные листы; бумажную ленту, многоэкземплярные формы, конверты, этикетки и т.п. Дополнительные устройства протяжки дают возможность загружать два типа бумажной ленты. Отдельные форматные листы можно загружать автоматически сверху или спереди, используя дополнительные загрузчики бумаги. Загрузчик листов с одним приемником бумаги способен хранить до 50, а так называемый высокопроизводительный загрузчик - до 150 листов бумаги. Таким образом, при совместном использовании обоих загрузчиков появляется возможность хранить готовыми к печати до 200 отдельных форматных листов. Кстати, еще одной интересной особенностью новых моделей принтеров является возможность получения трех бескопирочных (то есть без использования «копирки») копий. «Иголки» в состоянии пропечатывать эти копии через оригинал.

Модели принтеров LQ-870/1170 используют уже 24- игольчатую печатающую головку, благодаря чему и обеспечивают практически типографское качество печати - LQ (Letter Quality). Для высококачественной печати (режим LQ) скорость вывода не превышает 92 знаков в секунду. В отличие от 9-игольчатых принтеров, LQ- модели обеспечивают уже не менее пяти различных трактов подачи бумаги: два для форматных листов и три для бумажной ленты.

Для LQ-моделей принтеров используется уже новый международный управляющий код Epson ESC/P2. Для пользователя этот код обеспечивает, по крайней мере, два неоспоримых преимущества: во-первых, управление размером шрифта и, во-вторых, расширенный графический режим. В новом управляющем программном обеспечении расширена и улучшена поддержка шрифтов национальных языков, а возможность управления ими во время печати приближает принтеры, использующие коды ESC/P2, к возможностям дорогих страничных печатающих устройств. Встроенные в модели шрифты Roman и Sans Serif могут масштабироваться от 8 до 32 пунктов с приращением в пункта. Кроме этого, предусмотрена также возможность масштабирования шрифтов, которые еще появятся на компьютерном рынке.

Достаточно популярными в нашей стране являются также модели LX-LOO и LQ-LOO. Основной особенностью этих моделей является то, что они допускают два рабочих положения принтера (вертикальное и горизонтальное) и обеспечивают комбинированную подачу бумаги. Кроме того, в них предельно упрощено управление принтером (используется двух- кнопочная панель). Данные модели оснащаются загрузчиком, который может хранить не менее 50 форматных листов.

Но фирма Epson сегодня - это не только ударные матричные принтеры. Неплохо себя зарекомендовали, например, лазерные принтеры EPL-5000, которые поддерживают язык PCL-5 и эмулируют работу HP LaserJet HP. Стоит отметить, что скорость печати у EPL-5000 выше - 6 страниц в минуту. Путем установки специальной платы EPL-SOOO легко превращается в PostScript-принтер.

Модели струйных принтеров Styllls-800 и Stylus- 1000 оснащены новой многослойной печатающей пьезоголовкой МАСН (Multi-Layer Acttlator Head), что позволяет без снижения скорости печати улучшить его качество. В отличие от принтеров, использующих технологию thermal ink-Jet, печатающая головка МАСН служит весь срок работы принтера (меняется только картридж с чернилами). Таким образом, печать на этих моделях принтеров обходится несколько дешевле.

Принтеры от QMS. Одним из наиболее известных принтеров фирмы QMS на российском рынке является модель QMS-860 (формат АЗ). Чаше всего этот принтер используется в настольных издательских системах. По сравнению с аналогичными изделиями других фирм эту модель отличает высокая реальная скорость печати при использовании языка PostScript.

Особо следует отметить тот факт, что во всех современных моделях своих принтеров фирма QMS использует так называемую Crown-технологию. Одной из наиболее важных особенностей этой технологии является возможность применения мультизадачности благодаря специальному управлению памятью принтера. Коротко поясним, о чем идет речь. Большинство принтеров являются, так оказать, однозадачными, то есть только после вывода одной станины они могут переходить к обработке следующей. Результат этого - достаточно низкая реальная (а не паспортная) производительность. Принтеры, основанные на Crown-технологии, могут одновременно выполнять компиляцию, обработку и печать различных документов или нескольких страниц одного документа. Как правило, Crown-принтеры используют входной буфер достаточно большого размера. Это, в частности, позволяет получать большие объемы данных по одному или всем интерфейсам принтера, что приводит к уменьшению нагрузки на процессор принтера и, в конечном итоге, к повышению производительности. Кстати, данные, полученные во входной буфер, сжимаются в специальные блоки и хранятся так до того момента, пока они не потребуются для печати.

Crown-принтеры обладают еще рядом интересных особенностей. Они, например, используют технологию SIO (Simultaneous Interface Process), что позволяет одновременно получать и обрабатывать данные с различных интерфейсов одновременно. А вот технология ESP (Emulation Sensing Processor) позволяет работать с большинством известных коммерческих программных продуктов следующим образом. После анализа данных, поступающих во входной буфер через интерфейс, происходит выбор подходящего языка, который инсталлирован на принтере, например PCL4, НР- GL или PostScript. Стоит, пожалуй, отметить, что модель QMS-860 имеет скорость вывода до 8 страниц в минуту при разрешающей способности 6()()х()0() точек на дюйм.

Кроме монохромных лазерных принтеров фирма QMS выпускает также цветные QMS 210 ColorScript, OMS 230 ColorScript (технология thermal wax), QMS ColorScript Laser 1000 (технология laser). Заметим, что последняя модель, пожалуй, одна из самых дешевых среди лазерных принтеров.

Принтеры от Mannesmann Tally. Из большого количества моделей принтеров, выпускаемых фирмой Mannesmann Tally, в том числе струйных и лазерных, наиболее интересной моделью является 24- игольчатый матричный принтер МТ-360. Скорость данной модели может превосходить 700 знаков в секунду, что позволяет за один час напечатать (*кола 560 страниц текста. Возможности этого принтера очень разнообразные. Он может печатать как на рулонной, так и на форматной бумаге, размеры которой составляют от небольшого чека до листа формата АЗ. Благодаря дополнительной автоподаче форматных листов (два магазина по 190 листов) можно вывести без перерыва до 380 страниц. Кассета с красящей лентой позволяет напечатать до 15 миллионов знаков. Кстати, существует возможность за один проход получить до 5 копий одного документа.

Заметим, что помимо эмуляции других управляющих языков данная модель принтера использует также собственный язык MTPL (Mannesmann Tally Printer Language). Он позволяет, например, достаточно просто использовать разнообразные шрифты. Двойной интерфейс с автоматическим переключением позволяет передавать информацию с двух различных устройств (компьютеров).

В заключение автору хотелось бы поблагодарить фирмы, предоставившие материалы для данного специального выпуска: Hewlett-Packard, Epson, Sleepier, York, Argus- Soft, Tektronix.

Принтеры от фирмы Canon. Многие новые изделия фирмы Canon действительно определили традиционные и общепринятые технологии, используемые в последствии многими другими компаниями, например, в таких отраслях, как копировальная, фото- и кинотехника. Видимо, название фирмы просто обязывает устанавливать некие стандарты де-факто (canon - канон). Здесь можно было бы привести множество различных примеров, но мы ограничимся только двумя.

На сегодняшний день популярны семь моделей струйных принтеров фирмы Canon: BJ-IOsx, BJ-200, BJ-230, BJ-300, BJ-330, BJC-MO и BJC-800. причем две последние модели обеспечивают и цветную печать. Для самой краткой характеристики всех моделей струйных принтеров от Canon могут служить слова, используемые обычно в качестве рекламного девиза: «The Sound of Silence». Действительно, практически все современные модели струйных принтеров данной фирмы обеспечивают очень низкий уровень шума. Это достигается конструкторскими инновациями фирмы, которые позволили снизить количество движущихся деталей в принтере до минимума.

Немаловажным вопросом, волнующим обычно всех отечественных пользователей, является возможность использования кириллических шрифтов при печати. Например, для модели BJ-1Osx эта проблема решена аппаратным способом - «прошивкой» соответствующих кодов в ПЗУ принтеров. Для всех других моделей эта задача решается программным способом и за счет аппаратной эмуляции режимов работы модели принтера LQ-510 компании Epson.

Модели BJ-200/230 являются оптимальным выбором с точки зрения соотношения «стоимость/производительность». Недаром именно они были неоднократно отмечены компьютерной прессой как Best Buy, Editirs’ Choice и т.д. Интересной особенностью этих моделей является режим печати сверхвысокого качества SHQ (Super High Quality). Несмотря на то что скорость работы в этом случае снижается примерно на 30-60%, качество копий сравнимо с лазерным принтером (на специальной бумаге, разумеется).

Принтеры моделей BJ-300/330 отличаются от своих предшественников более высокой скоростью печати (до 300 символов в секунду). Тем не менее, качество печати и разрешающая способность при этом не ухудшаются. Для увеличения количества используемых шрифтов предусмотрен специальный фонт-картридж.

Две модели цветных принтеров BJ-600 и BJ-800 используют технологию bubble-jet для цветной печати. Для каждого первичного цвета (Cyan, Magenta, Yellow) и черного (blacK) предусмотрены отдельные кассеты с чернилами. Принтеры могут печатать на бумаге, пленках, конвертах форматом А4, для модели BJ-800 возможно использование формата АЗ.

Говоря о моделях лазерных принтеров фирмы Canon, стоит отметить, что, хотя они в среднем процентов на 25-30 дешевле аналогичных изделий компании Hewlett-Packard, режим эмуляции последних у них отсутствует. В качестве языка управления используется собственная разработка фирмы Canon - CaPSL (Canon Printing System Language). Тем не менее, по поводу кириллических шрифтов пользователи могут особо не беспокоиться. Российская фирма «ИстраСофт» разработала ряд масштабируемых шрифтов именно для моделей принтеров Canon, причем использованы самые популярные гарнитуры (Times, Helvetica, Courier, Symbol) и самые нужные кодовые таблицы (ISO USA, альтернативная, для Windows и т.д.).

Модель LBP-4u является неким аналогом принтера HP LaserJet 4L. Стоит отметить, что поскольку базовая конфигурация LBP-4u включает в себя только 512 Кбайт оперативной памяти, то расширить ее стоит непосредственно при покупке. Кстати, расширение производится при помощи стандартных модулей памяти SIMM. Стоит отметить, что все управление моделью LBP-4u осуществляется из поставляемой вместе с ним программы (на самом корпусе принтера видна одна кнопка). Интересной особенностью данной модели является возможность использования standby-режима в паузах между циклами печати.

Модель LHP-81V представляет новое поколение принтеров с разрешающей способностью 600x600 dpi (dot per inch) и скоростью вывода 8 страниц в минуту. В качестве языка управления используется новая версия CaPSL - CaPSLIV. Обработку данных выполняет микропроцессор WeitekXL8220). (стандартный объем памяти принтера составляет 2 Мбайта, но может быть расширен до 10 Мбайт. Хранение дополнительных шрифтов может осуществляться не только в фонт-картридже, но и на специальном жестком диске, подключаемом к принтеру.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

В процессе курсового проектирования закреплены теоретические знания, приобретенные при изучении дисциплины «Информатика»:

• о месте и роли информационных систем и технологий в жизни современного общества;

• о назначении и составе программного обеспечения персональных компьютеров;

• о современных операционных средах для решения основных классов инженерных и экономических задач;

Результатом курсового проектирования явилось также закрепление практических навыков, приобретенных при изучении дисциплины «Информатика»:

• работы на персональных компьютерах в современных операционных средах; в частности, получить навыки работы на персональном компьютере в наиболее распространенном в настоящее время программном продукте фирмы Microsoft — операционной системе Windows XP.

• использования современных программных средств;

• использования технологий OLE;

• ввода, редактирования и форматирования текста, автоматизации разработки документа, создания графических объектов в текстовом процессоре Microsoft Word, создания комплексного текстового документа с помощью текстового процессора Microsoft Word;

• создания интерактивного реферата в форме презентации с помощью Microsoft PowerPoint.

Освоение операционной системы в рамках дисциплины «Информатика» полезно студентам при изучении специальных дисциплин, а также будет способствовать решению выпускниками профессиональных задач с использованием компьютерных технологий.

Универсальность компьютера нужна далеко не каждому. Обычный деловой человек работает с двумя-тремя самыми полезными программами. Электронная таблица (гибрид калькулятора с балансовым отчетом), база данных (обобщение записной книжки), текстовый редактор и практически все. Если палмтоп дополнить набором деловых программ, записанных в постоянную память (чтобы не стерли их ни ошибка, ни авария), получится Personal Digital Assistant (личный цифровой помощник). На 1997 г. самый мощный РDA был Apple Newton. Связь с обычными компьютерами у него беспроводная - инфракрасная. Newton не имеет клавиатуры. Нужный текст пишется прямо на экране, и хранимая в постоянной памяти программа московской фирмы ParaGraph распознает его. К сожалению, многие буквы кириллицы и латиницы совпадают в рукописном варианте и различаются в печатном виде, поэтому надежного распознавания нет. Отказ от клавиатуры резко уменьшает и упрощает РDA. Так что позднее появились и IBM-совместимые компьютеры с рукописным вводом.

Не смотря на развитие малых и сверхмалых РС, основой автоматизированного рабочего места (АРМ) специалиста по прежнему является настольный компьютер (Desktop), в комплект которого входят: системный блок, монитор, клавиатура и мышь, а также необходимое периферийное оборудование: принтер, сканер, модем (правда, модем может быть внутреннего исполнения, т.е. в виде платы устанавливаться в системный блок).

Библиографический список

Основная литература

1. Информатика [Текст]: базовый курс: учеб. пособие для вузов / под ред. С.В. Симоновича. - 2-е изд. - СПб.: Питер, 2005. - 640 с.: ил.

2. Информатика [Текст]: учебник для вузов / Н. В. Макарова, Л. А. Матвеев, В. Л. Бройдо и др.; под ред. Н.В. Макаровой. - Изд. 3-е, перераб. - М.: Финансы и статистика, 2006. - 768 с.: ил.

3. Донцов, Д. Windows XP. Легкий старт [Текст] / Д. Донцов – СПБ. Питер, 2005.-144с.:ил.

Дополнительная литература

1. Леонтьев, В.П. Новейшая энциклопедия персонального компьютера [Текст] / В.П. Леонтьев - М.: ОЛМА-ПРЕСС, 2006. — 800 с.: ил.

2. Леонтьев, В.П. Осваиваем Windows XP [Текст] / В.П. Леонтьев - М.: ОЛМА-ПРЕСС, 2005. — 219 с.: ил.

3. Леонтьев, В.П. Выбираем компьютер, осваиваем Windows XP [Текст] / В.П. Леонтьев - М.: ОЛМА-ПРЕСС, 2005. — 348 с.: ил.

4. Леонтьев, В.П. Учимся работать с Windows XP [Текст] / В.П. Леонтьев - М.: Бином, 2004. — 47 с.: ил.

5. Журин, А. А. Самый современный самоучитель работы на компьютере [Текст] / А.А. Журин. – М.: ООО «Издательство АСТ»: «АКВАРИУМ БУК», 2003. – 607 с.: ил.

6. Кондратьев, Г. Г. Windows XP и полезные программы: установка и настройка [Текст] / Изд. 1-е. СПб.: Питер, 2005.— 336 с.:ил.

7. Русская компьютерная библиотека URL: http://rusdoc.df.ru

Методические разработки ЮРГУЭС

1. Информатика. Курсовая работа: учебно-методическое пособие / составитель Г.Д. Диброва. — Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2006. - 63с

2. Диброва, Г.Д. Текстовые процессоры [Текст]: учеб. пособие для студ. дневной и заочной форм обучения спец. 280300, 280800, 280900, 281100, 281200, 072000 / Г.Д. Диброва. – Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2003. – 88 с.: ил.

3. Презентация на базе текстового документа [Элект]: пособие для студ. дневной и заочной форм обучения экономических специальностей / составитель В.И. Науменко. - Шахты, 2004.- 32 с.: ил.

4. Сканирование и распознавание информации с использованием программы «FINE READER» [Текст]: пособие для студ. дневной и заочной форм обучения спец. 350700 «Реклама» и 061500 «Маркетинг» / составитель О.В. Шемет, А.Н. Самоделов. – Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2003. – 18 с.: ил.

5. Руководство к практическим занятиям по информатике [Текст]: пособие для студ. дневной и заочной форм обучения спец. 350700 «Реклама» и 061500 «Маркетинг» / составитель О.В. Шемет, Е.А. Ревякина. – Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2003. – 18 с.: ил.

6. Создание простых текстовых документов [Текст]: пособие для студ. дневной и заочной форм обучения по спец. 260704 «Технология текстильных изделий», 260901 «Технология швейных изделий» 260902 «Конструирование швейных изделий», 260905 «Технология изделий из кожи», 260906 «Конструирование изделий из кожи», 200500 «Стандартизация и сертификация» / составитель Г.Д. Диброва. — Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2005. – 32 с.: ил.

7. Науменко В.И. Применение ЭВМ в дипломном проектировании: Пособие / В. И. Науменко, И.Б. Кушнир. – шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2004. – 48 с.

Ссылки (links):

javascript:if(confirm('http://rusdoc.df.ru/%20%20%5C%5Cn%5C%5CnThis%20file%20was%20not%20retrieved%20by%20Teleport%20Pro,%20because%20it%20is%20addressed%20on%20a%20domain%20or%20path%20outside%20the%20boundaries%20set%20for%20its%20Starting%20Address.%20%20%5C%5Cn%5C%5CnDo%20you%20want%20to%20open%20it%20from%20the%20server?'))window.location='http://rusdoc.df.ru/'