Информатика конспект лекций_2012

тобарабана – фотоорганика – требует использования отрицательного заряда, однако есть материалы (например, кремний), позволяющие использовать положительный заряд.

Изначально зарядка производилась с помощью коротрона (скоротрона, англ. scorotron) – натянутого провода, на который подаётся напряжение относительно фотобарабана. Между проводом и фотобарабаном обычно помещается металлическая сетка, служащая для выравнивания электрического поля.

Позже стали применять зарядку с помощью зарядного валика (англ. сharge рoller) (2). Такая система позволила уменьшить напряжение и снизить проблему выделения озона в коронном разряде (преобразование молекул O2 в O3 под действием высокого напряжения), однако повлекла за собой проблему прямого механического контакта и износа частей, а также чистки от загрязнений.

Лазерное сканирование (засвечивание) – это процесс прохождения отрицательно заряженной поверхности фотовала под лазерным лучом. Луч лазера (3) отклоняется вращающимся зеркалом (4) и, проходя через распределительную линзу (5), фокусируется на фотовалу

(1). Лазер активизируется только в тех местах, на которые магнитный вал (7) в дальнейшем должен будет нанести тонер. Под действием лазера участки фоточувствительной поверхности фотовала, которые были засвечены лазером, становятся электропроводящими, и заряд на этих участках «стекает» на металлическую основу фотовала. Тем самым на поверхности фотовала создаётся электростатическое изображение будущего отпечатка в виде ослабленного заряда.

Наложение тонера. Отрицательно заряженный ролик подачи тонера придаёт тонеру отрицательный заряд и подаёт его на ролик проявки. Тонер, находящийся в бункере, притягивается к поверхности магнитного вала под действием магнита, из которого изготовлена сердцевина вала[1]. Во время вращения магнитного вала тонер, находящийся на его поверхности, проходит через узкую щель, образованную между дозирующим лезвием и магнитным валом. После этого тонер входит в контакт с фотовалом и притягивается на него в тех местах, где отрицательный заряд был снят путём засветки.

Тем самым электростатическое (невидимое) изображение преобразуется в видимое (проявляется). Притянутый к фотовалу тонер движется на нём дальше, пока не приходит в соприкосновение с бумагой.

120

Перенос тонера. В месте контакта фотовала с бумагой, под бумагой, находится ещё один ролик, называемый роликом переноса. На него подаётся положительный заряд, который он сообщает и бумаге,

скоторой контактирует. Частички тонера, войдя в соприкосновение

сположительно заряженной бумагой, переносятся на неё и удерживаются на поверхности за счёт электростатики.

Если в этот момент посмотреть на бумагу, то можно будет увидеть на ней полностью сформированное готовое изображение, которое легко разрушить, проведя по поверхности пальцем, так как это изображение состоит из притянутого к бумаге порошка тонера и ничем другим, кроме электростатики, на бумаге не удерживается. Для получения финального отпечатка изображение необходимо закрепить.

Закрепление тонера. Бумага (8) с «насыпанным» тонерным изображением двигается далее к узлу закрепления (печке) (11). Закрепляется изображение за счёт нагрева и давления. Печка состоит из двух валов:

•верхнего, внутри которого находится нагревательный элемент (обычно – галогенная лампа), называемый термовалом;

• нижнего (прижимной ролик), который прижимает бумагу к верхнему валу за счёт подпорной пружины.

За температурой термовала следит термодатчик (термистор). Печка представляет собой два соприкасающихся вала, между которыми проходит бумага. При нагреве бумаги (180° – 220 °C) тонер, притянутый к ней, расплавляется и в жидком виде вжимается в текстуру бумаги. Выйдя из печки, тонер быстро застывает, что создаёт постоянное изображение, устойчивое к внешним воздействиям. Чтобы бумага, на которую нанесён тонер, не прилипала к термовалу, на нём выполнены отделители бумаги.

Однако термовал – не единственная реализация нагревателя. Альтернативой является печка, в которой используется термоплёнка: специальный гибкий материал с нагревательными элементами в своей структуре.

Центральный печатающий механизм – это фотовал, который представляет собой металлическую трубку, покрытую плёнкой из органического фоточувствительного проводника.

Принцип технологии многоцветной лазерной печати состоит в следующем. На начальном этапе процесса печати движок рендеринга берёт цифровой документ и обрабатывает его один или несколько

121

раз, создавая его постраничное растровое изображение. На втором этапе лазер или массив светодиодов создают заряд на поверхности вращающегося фоточувствительного барабана, подобный получаемому изображению. Заряженные лазером мелкие частицы тонера, состоящего из красящего пигмента, смол и полимеров, притягиваются к поверхности барабана.

Далее сквозь барабан прокатывается бумага, и тонер переносится на неё. В большинстве цветных лазерных принтеров используются четыре отдельных прохода, соответствующие разным цветам. Потом бумага проходит через «печку», которая расплавляет смолы и полимеры в тонере и фиксирует его на бумаге, создавая окончательное изображение.

Лазеры могут точно фокусироваться, в результате получаются очень тонкие лучи, которые заряжают участки фоточувствительного барабана. Вследствие этого современные лазерные принтеры, как цветные, так и чёрно-белые, имеют высокое разрешение.

Как правило, разрешение при чёрно-белой печати варьируется от 600 x 600 до 1 200 x 1 200, однако при цветной печати разрешение достигает 9 600 x 1 200. Цветные и чёрно-белые лазерные принтеры на практике работают одинаково. Различие заключается в том, что для цветной печати используются четыре типа красящего тонера CMYK. Любой цвет вносит свою лепту в окончательное изображение, наносимое на лист бумаги. По сравнению со струйными принтерами, лазерные имеют немало преимуществ.

Они обладают большей скоростью, так как луч лазера может передвигаться значительно быстрее, чем печатающая головка с десятками, и более того, сотнями сопел, из которых в момент печати с определённым интервалом выпрыскиваются микроскопические капельки чернил.

Лазерные принтеры экономичнее, чем струйные, просто вследствие того, что картриджей с тонером хватает не на одну тысячу страниц, а чернильные картриджи расходуются быстрее, их приходится чаще заправлять или менять.

Цветные лазерные принтеры обеспечивают высокую скорость печати, дают качественные цветные и чёрно-белые отпечатки, а также привлекательную стоимость распечатки страницы с учётом расходных материалов.

Принцип действия струйных принтеров (рис. 35) схож с действием матричных принтеров тем, что изображение на носителе фор-

122

мируется из точек. Но вместо головок с иголками в струйных принтерах используется матрица, печатающая жидкими красителями.

Для уменьшения стоимости печати и улучшения других характеристик принтера применяют систему непрерывной подачи чернил.

Печатающие головки струйных принтеров создаются с использованием следующих типов подачи красителя:

1. Непрерывная подача (Continuous Ink Jet) – подача красителя во время печати происходит непрерывно, факт попадания красителя на запечатываемую поверхность определяется модулятором потока красителя.

В технической реализации такой печатающей головки в сопло под давлением подаётся краситель, который на выходе из сопла разбивается на последовательность микрокапель. Разбиение потока красителя на капли происходит расположенным на сопле пьезокристаллом, где формируется акустическая волна (частотой в десятки килогерц). Отклонение потока капель производится электростатической отклоняющей системой (дифлектором). Те капли красителя, которые не должны попасть на запечатываемую поверхность, собираются в сборник красителя и, как правило, возвращаются обратно в основной резервуар с красителем.

Рис. 35. Струйный принтер

2. Подача по требованию – подача красителя из сопла печатающей головки происходит только тогда, когда краситель действительно надо нанести на соответствующую соплу область запечатываемой

123

поверхности. Именно этот способ подачи красителя и получил самое широкое распространение в современных струйных принтерах.

На данный момент существуют две технические реализации данного способа подачи красителя:

1)пьезоэлектрическая (Piezoelectric Ink Jet) – над соплом расположен пьезокристалл с диафрагмой. Когда на пьезоэлемент подаётся электрический ток, он изгибается и тянет за собой диафрагму – формируется капля, которая впоследствии выталкивается на бумагу. Широкое распространение данная реализация получила в струйных принтерах компании «Epson». Технология позволяет изменять размер капли;

2)термическая (Thermal Ink Jet), также называемая BubbleJet. Разработчик – компания «Canon». Принцип был разработан в конце 70-х гг. прошлого века. В сопле расположен микроскопический нагревательный элемент, который при прохождении электрического тока мгновенно нагревается до температуры около 500 °C; при нагревании

вчернилах образуются газовые пузырьки (англ. – bubbles, отсюда и название технологии), которые выталкивают капли жидкости из сопла на носитель. В 1981 г. технология была представлена на выставке Canon Grand Fair. В 1985 г. появилась первая коммерческая модель монохромного принтера – Canon BJ-80. В 1988 г. увидел свет появился первый цветной принтер – BJC-440 формата A2 разрешением 400 dpi.

Матричный принтер (англ. dot matrix printer) – это компьютер-

ный принтер, формирующий изображения символов с помощью отдельных маленьких точек. Печатающая головка матричного принтера обычно содержит от 9 до 24 печатающих иголочек, которые выборочно ударяют по красящей ленте, создавая изображение на бумаге, расположенной за красящей лентой. Для печати на матричном принтере используется рулонная или фальцованная перфорированная бумага. При печати на отдельных листах на большинстве матричных принтеров требуется ручная подача. Для автоматической подачи отдельных листов используется опциональный автоподатчик (CSF, Cut Sheet Feeder). Матричные принтеры – старейший из ныне применяемых типов принтеров, его механизм был изобретён в 1964 г. корпорацией «Seiko Epson». Матричные принтеры стали первыми устройствами, обеспечившими графический вывод твёрдой копии.

Выпускались принтеры с 9, 12, 14, 18, 24 и 36 иголками в головке. Основное распространение получили 9-ти и 24-х игольчатые принтеры. Качество и скорость графической печати зависят от числа иголок:

124

больше иголок – больше точек. Принтеры с 24-мя иголками называют LQ (англ. Letter Quality – качество пишущей машинки). Существуют цветные матричные принтеры, в которых используется четырехцветная CMYK-лента. Смена цвета производится путем смещения ленты вверх-вниз относительно печатающей головки. Скорость печати матричных принтеров измеряется в CPS (англ. characters per second – символах в секунду).

Основными недостатками матричных принтеров являются: монохромность, низкая скорость работы и высокий уровень шума, который достигает 25дБ. Для устранения последнего недостатка в отдельных моделях предусмотрен тихий режим, но скорость печати в таком режиме падает в 2 раза, так как в этом случае каждая строка печатается в два прохода с использованием половинного количества игл. Для борьбы с шумом ещё применяют специальные звуконепроницаемые кожухи. Некоторые модели матричных принтеров обладают возможностью цветной печати за счёт использования многоцветной красящей ленты. Однако достигаемое при этом качество цветной печати значительно уступаеткачеству печатиструйныхпринтеров.

Матричные принтеры достаточно широко используются и в настоящее время благодаря тому, что стоимость получаемой распечатки крайне низка, так как используется более дешёвая фальцованная или рулонная бумага. Последнюю к тому же можно отрезать кусками нужной длины (не форматными). Для многих финансовых документов необходим факт деформации носителя за счёт ударной печати с целью исключения возможности их подделки. Также матричные принтеры могут применяться в тех случаях, когда надо получить две гарантированно одинаковые твердые копии – для этого печать ведётся на несколько листов самокопирующейся бумаги или через копирку. Другие распространённые виды принтеров для этого непригодны, так как не используют контактный метод.

125

ЛЕКЦИЯ 12. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ. ВИДЫ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Программное обеспечение – это совокупность программ системы обработки информации и программных документов, необходимых для эксплуатации этих программ (ГОСТ 19781-90). Также, это комплекс программ, процедур, правил и документации, относя-

щихся к функционированию системы	обработки	данных
(СТ ИСО 2382/1-84).	из видов	обеспече-
Программное обеспечение является одним

ния вычислительной системы, наряду с техническим (аппаратным), математическим, информационным, лингвистическим, организационным и методическим обеспечениями.

В компьютерном сленге часто используется слово «софт», от английского слова «software», которое впервые в 1958 г. применил в своей статье, опубликованной в журнале American Mathematical Monthly, математик из Принстонского университета Джон Тьюки.

Программное обеспечение по назначению принято подразделять на системное, прикладное и инструментальное, а по способу распространения и использования – на несвободное (закрытое), открытое и свободное. Свободное программное обеспечение может распространяться, устанавливаться и использоваться на любых компьютерах дома, в офисах, школах, вузах, а также коммерческих и государственных учреждениях без ограничений.

Системное программное обеспечение – это комплекс программ,

которые обеспечивают эффективное управление компонентами вычислительной системы, такими, как процессор, оперативная память, каналы ввода-вывода, сетевое оборудование, выступая как «межслойный интерфейс» с одной стороны которого аппаратура, а с другой приложения пользователя. В отличие от прикладного программного обеспечения, системное не решает конкретные прикладные задачи, а лишь обеспечивает работу других программ, управляет аппаратными ресурсами вычислительной системы и т.д.

Прикладное программное обеспечение (англ. аpplication software)

–это программное обеспечение, состоящее:

из отдельных прикладных программ и пакетов прикладных программ, предназначенных для решения различных задач пользователей;

126

автоматизированных систем, созданных на основе этих (пакетов) прикладных программ.

Классификация прикладного ПО:

1.Прикладное программное обеспечение предприятий и организаций. Например, финансовое управление, система отношений с потребителями, сеть поставок. К этому типу относится также ведомственное ПО предприятий малого бизнеса, а также ПО отдельных подразделений внутри большого предприятия. (Примеры: Управление транспортными расходами, Служба IT-поддержки)

2.Программное обеспечение инфраструктуры предприятия. Обеспечивает общие возможности для поддержки ПО предприятий. Это базы данных, серверы электронной почты, управление сетью

ибезопасностью.

3.Программное обеспечение информационных работников. Обслуживает потребности индивидуальных пользователей в создании

иуправлении информацией. Это, как правило, управление временем, ресурсами, документацией, например, текстовые редакторы, электронные таблицы, программы-клиенты для электронной почты и блогов, персональные информационные системы и медиа - редакторы.

4.Программное обеспечение для доступа к контенту. Используется для доступа к тем или иным программам или ресурсам без их редактирования (однако может и включать функцию редактирования). Предназначено для групп или индивидуальных пользователей цифрового контента. Это, например, медиа-плееры, веб-браузеры, вспомогательные браузеры и др.

5.Образовательное программное обеспечение по содержанию близко к ПО для медиа и развлечений, однако в отличие от него имеет четкие требования по тестированию знаний пользователя и отслеживанию прогресса в изучении того или иного материала. Многие образовательные программы включают функции совместного пользования и многостороннего сотрудничества.

6.Имитационное программное обеспечение. Используется для симуляции физических или абстрактных систем в целях научных исследований, обучения или развлечения.

7.Инструментальные программные средства в области медиа. Обеспечивают потребности пользователей, которые производят печатные или электронные медиа-ресурсы для других потребителей на коммерческой или образовательной основе. Это программы полиграфической обработки, верстки, обработки мультимедиа, редакторы HTML, редакторы цифровой анимации, цифрового звука и т.п.

127

8. Прикладные программы для проектирования и конструирования. Используются при разработке аппаратного («Железо») и программного обеспечения. Охватывают автоматизированный дизайн (computer aided design – CAD), автоматизированное проектирование

(computer aided engineering – CAE), редактирование и компилирова-

ние языков программирования, программы интегрированной среды разработки (Integrated Development Environments), интерфейсы для прикладного программирования (Application Programmer Interfaces).

Инструментальное программное обеспечение – это программное обеспечение, предназначенное для использования в ходе проектирования, разработки и сопровождения программ. Обычно этот термин применяется для акцентирования отличия данного класса ПО от прикладного и системного программного обеспечения.

Инструментальное программное обеспечение предназначено для разработки новых программ и программных комплексов.

Множество различных приложений на компьютере создаётся с помощью языков и систем программирования.

Язык программирования – это формализованный язык описания алгоритмов, используемых для решения различных задач на компьютере.

В процессе становления и развития вычислительной техники возникали и развивались также языки программирования. Некоторые из них затем изменялись, трансформировались, интегрировались с другими, какие-то умирали. Сейчас у программистов имеется богатый арсенал языков программирования на все случаи программистской жизни: Assembler, Basic, C++, Delphi, Fortran, Java, Pascal, и др. Каж-

дый из перечисленных языков программирования имеет целый ряд модификаций (например, Basic, Q-Basic, Visual Basic и др.), которые по возможностям и свойствам существенно отличаются друг от друга.

Языки программирования можно разделить на машиннозависимые (низкого уровня) и машинно-независимые (высокого уровня).

К языкам низкого уровня относятся:

•машинные языки, написанные в двоичных кодах в виде нулей

иединиц;

• машинно-ориентированные языки (ассемблеры), написанные в так называемых мнемокодах, заложенных в систему команд конкретного процессора (например, мнемокод «сложить» записан как ADD, мнемокод «очистить» как DEL и т.д.).

128

К языкам высокого уровня относятся:

•алгоритмические языки – переводят алгоритмы с языка математики на язык программных кодов,

•процедурно-ориентированные языки – позволяют записать программу в виде набора процедур,

•проблемно-ориентированные языки – предназначены для решения определённого класса задач.

Программа, написанная на языке высокого уровня, не может непосредственно использоваться на компьютере. Она должна пройти этап трансляции исходного кода, записанного на языке высокого уровня, в объектный код, который затем с помощью редактора связей формирует загрузочный модуль, пригодный для запуска на компьютере. Такой процесс осуществляется, например, при написании программы на языке Фортран и называется компилированием.

В других языках высокого уровня (например, на Бейсике) трансляция исходного кода в исполняемый происходит последовательно,

скаждой командой (оператором). Такая трансляция осуществляется программой-интерпретатором.

Созданная программа должна пройти проверку на пригодность к использованию с помощью отладчика программ, который позволяет отслеживать последовательное исполнение программы, выявлять места и виды ошибок в программе, давать комментарии.

Интегрированные среды программирования включают весь набор средств для их комплексного применения на всех технологических этапах разработки программ. Основное назначение такого инструментария состоит в повышении производительности и эффективности труда программистов.

Программные комплексы используются при разработке сложных прикладных информационных систем. Они позволяют автоматизировать весь технологический процесс анализа, проектирования, разработки, отладки и сопровождения проекта целиком.

129