учебник информатика

2.5 Устройства хранения информации

На базе флэш-памяти разработаны массивы хранения данных (SSD (Solid State Drive или твердотельный накопитель) - устройство для постоянного хранения данных с использованием твердотельной (обычно - флэш) памяти. SSD логически эмулирует обычный жёсткий диск (т. е. подключается по интерфейсу SATA, как обычные винчестер), но в отличии от обычных жестких дисков, не имеет подвижных механических частей. Накопитель состоит из 2 главных составляющих, контроллера и NAND/Flash памяти. Обычные SSD-накопители имеют объем памяти от 64 Гбайт до 256 Гбайт при цене от 4000 до 7000 руб., что в несколько раз превышает стоимость жестких дисков.

2.5.4 Стример

Стример – устройство для резервного копирования данных (backup) с жестких дисков на магнитные ленты.

Считается, что жесткие диски не обеспечивают должного уровня безопасности длительного хранения информации. Для более надежного архивного хранения данных рекомендуется применять стримеры.

Основной задачей резервного копирования является обеспечение сохранности оперативной информации, представляющей большое значение для любых предприятий. Потери организаций, работающих с банковскими счетами клиентов, от одного часа простоя, вызванного временным сбоем в работе компьютерного оборудования, могут исчисляться миллионами долларов. Потери, вызванные полной утратой коммерческой информации, могут привести к полному краху предприятия.

Ежедневное проведение резервного копирования (а лучше два, три раза в день), хоть и является наилучшим выходом с точки зрения безопасности данных, но для хранения нескольких копий требуется слишком много места на магнитных лентах. Поэтому, кроме полного резервного копирования, применяется инкрементальное и дифференциальное копирование. В этом случае после первоначального полного копирования всей необходимой информации выполняется копирование только новой и измененной информации. Для инкрементального метода полное копирование периодически повторяется.

Для небольших локальных сетей (до 20 компьютеров) возможно применение одного стримера (ленточного привода) со сменными ленточными картриджами. Такие устройства характеризуются относительно небольшими скоростными и емкостными характеристиками (вместительность одного картриджа от 40 до 400 Гб, в зависимости от длины ленты и

91

Глава 2. Аппаратное обеспечение персональных компьютеров

степени сжатия информации при копировании) и невысокой стоимостью. Скорость чтения/записи таких устройств находится в пределах 6 – 12 Мб/сек. Недостатком таких устройств является необходимость вручную заменять картриджи по мере их заполнения.

Для средних предприятий (до 100 компьютеров в сети) существуют автоматические ленточные библиотеки, способные вмещать до 10 картриджей одновременно. Такая библиотека самостоятельно выбирает необходимый картридж и вставляет его в ленточный привод для дальнейшей работы. Чтение/запись информации производится только с одного картриджа одновременно со скоростью от 21 до 43 Гб/час. Общая емкость загруженной библиотеки составляет до 1.6 Тб данных. Такие устройства могут быть встроены в серверный шкаф, являются полностью автономными и не требуют внимания со стороны администратора.

Вленточные библиотеки более высокого уровня имеется возможность установить сразу несколько приводов для обеспечения необходимой скорости чтения/записи информации. Например, в ленточную библиотеку Scalar100 могут быть установлены 8 ленточных приводов для обеспечения теоретической скорости чтения/записи информации до 560 Мб/сек с общей емкостью хранимой информации до 28.8 Тб. На практике скорость чтения/записи таких систем ограничивается только пропускной способностью существующих каналов связи.

Наиболее крупные распределенные системы (более 250 компьютеров) при объемах информации, подлежащей резервному копированию более 1Тб/сутки используют виртуальные ленточные библиотеки. В таких системах используется схема D2D2T (Disk To Disk To Tape), а не Диск – Лента (D2T – Disk To Tape). Такая система представляют собой дисковый массив, напрямую подключенный к собственной ленточной системе. И массив жестких дисков и ленточная система объединены в одном корпусе

исоединяются между собой быстродействующими каналами связи (обыч-

но SCSI).

Вэтой системе процесс резервного копирования происходит следующим образом: информация, подлежащая резервному копированию, передается с устройств своего непосредственного хранения на дисковую часть гибридной системы хранения, что происходит достаточно быстро, а, следовательно, меньше загружает каналы передачи данных. Полученная информация далее переписывается на ленты, не загружая внешние дисковые системы и обеспечивая должный уровень надежности хранения информации.

92

2.5 Устройства хранения информации

К наиболее распространенным форматам стримеров среднего класса относятся DDS, DAT, DLT, SuperDLT, DLT VS80, Ultrium и пр.

Технология DDS – в накопителях этой группы используется 4- миллиметровая лента формата DDS (Digital Data Storage), часто ошибочно называемого DAT (Digital Audio Tape). Термин «DDS» одобрен DDS Manufacturers Group и относится к исходному формату DAT, допускающему хранение до 4 ГБайт данных со сжатием или 2 ГБайт без сжатия. В новых четырехмиллиметровых накопителях используется стандарт DDS-4, обеспечивающий емкость в 20 ГБайт без сжатия или около 40 ГБайт со сжатием и скорость передачи данных 40 Мбит/с.

Технология DAT развивается с 1989 г. Носитель – картридж величиной чуть меньше аудиокассеты (DAT-картриджи используются и для высококачественной записи музыки, что следует из их названия – Digital Audio Tape). Запись производится в одном направлении по всей ширине ленты. Современный стандарт DAT72 позволяет хранить на одном картридже DDS 36/72* ГБ информации и производить чтение/запись со скоростью 20/40* МБ/с. Стримеры DAT поддерживают технологию One Button Disaster Recovery (восстановление состояния системы после полной потери содержимого дисков без необходимости форматирования новых дисков, установки ОС и т. п.). Технология DAT является абсолютным чемпионом: свыше половины используемых сейчас в мире накопителей на магнитной ленте – это стримеры того или иного формата DAT.

Технология DLT появилась в 1985 г. – корпорация DEC выпустила стример TK-50, в результате развития которого появился формат Digital Linear Tape. В настоящее время обладателем прав и основным разработчиком технологии DLT является компания Quantum. Носитель – квадратный картридж 10×10 см. Запись производится в двух направлениях последовательно челночным способом (сначала вперед, затем назад, затем опять вперед, и т. д. до полного использования ширины ленты). Современный стандарт DLT8000 позволяет хранить на одном картридже DLT IV 40/80* ГБ информации и производить чтение/запись со скоростью 6/12* МБ/с. Стримеры DLT8000 могут также читать/писать картриджи предыдущих форматов DLT IIIXT и DLT III. Среднее время доступа к файлу – 50 с. Стримеры могут работать со 100% загрузкой (24 часа в сутки), что позволяет строить на их основе библиотеки магнитных лент.

Технология SuperDLT – позволяет записывать на SDLT-картридж 160/320* ГБ при скорости обмена 42/85* МБ/с. Устройство может читать

* Вторая цифра – объем сжатой информации

93

Глава 2. Аппаратное обеспечение персональных компьютеров

DLT IV картриджи, записанные на DLT8000. Среднее время доступа к файлу – 70 с. Стример может работать со 100% загрузкой.

Технология DLT VS80 позволяет хранить на одном картридже 320/640* ГБ информации.

Технология Ultrium является первой реализацией стандарта LTO

(Linear Tape Open), совместного проекта HP, IBM и Seagate. Картридж

Ultrium Generation 1 по размеру почти не отличается от DLT. В картридж встроен микрочип, куда записывается информация о записанных файлах и их местонахождении, а также статистика использования картриджа. Ultrium 800 позволяет записывать на картридж 400/800* ГБ при скорости обмена 40/80* МБ/с. Стример может работать со 100% загрузкой.

Итак, максимальная емкость картриджей для разных технологий со-

ставляет, ГБайт:
DDS	–	40,
DAT	–	72,
DLT	–	80,

SuperDLT – 320,

DLT VS80 – 640,

Ultrium – 800.

2.6. Устройства ввода информации

К устройствам ввода информации персональных компьютеров относятся прежде всего клавиатура и «мышь», которыми любой пользователь постоянно пользуется. Реже используют сканер, дигитайзер, web-камера и музыкальные устройства ввода.

2.6.1. Клавиатура и мышь

Клавиатура – 101 – 105 клавишная, имеет латинские и русские буквы, цифры и другие символы (переключение латинских и русских букв в

Microsoft Windows сочетанием клавиш Левый Alt+Shift или Ctrl+Shift).

Мультимедийная клавиатура (см. рисунок 2.23, клавиатура эргономичная) имеет дополнительные клавиши – запуск Интернет-браузера, программы для работы с электронной почтой, запуск универсального проигрывателя, клавиши регулирования громкости и пр.

94

Существует множество программ для обучения слепому десятипальцевому методу быстрой печати, например, "СОЛО на клавиатуре"

(http://ergosolo.ru/products/). В

слепом методе печати каждый из пальцев двух рук используется для нажатие на определенные клавиши (см. рисунок.

2.24).

2.6. Устройства ввода информации

Рисунок. 2.23. Беспроводной набор

Logitech Cordless Desktop Comfort Laser

Рисунок. 2.24. Клавиатура ПК и десятипальцевый метод

Манипулятор мышь – инструмент для работы с объектами на рабочем столе операционной системы. Используется для выбора нужного окна, файла, позиции в меню, в тексте, поля на экранной форма и пр., для открытия файлов (двойной или одиночный щелчок левой кнопки), вызова контекстного меню (правая кнопка), прокрутки списка или текста (колесико мышки). В настоящее время используются мыши двух типов – оптические и лазерные, проводные (с подключением к USB-порту) или беспроводные (к USB подключается приемо-передатчик радиосигнала). Главная техническая характеристика мыши – разрешение оптического сенсора, которое измеряется в точках на дюйм (dpi или cpi – count per inch.) и может составлять 600 – 3200 dpi.

95

Глава 2. Аппаратное обеспечение персональных компьютеров

Существуют беспроводные комплекты клавиатура + мышь (см. рисунок. 2.23), такой комплект комплектуется одним приемником радиосигнала. Часто он же служит зарядным устройством для аккумуляторных батареек, которые являются источниками питания для беспроводных устройств.

2.6.2. Сканер

Сканер – устройство для автоматизированного считывания (сканирования) графической информации.

Принцип действия сканера заключается в следующем: установленный в нем источник света облучает сканируемый объект, а оптическая система сканера воспринимает отраженный от объекта световой поток, который с помощью программы сканирования преобразуется в цифровую форму.

Сканеры разделяются на два основных типа:

настольные,

ручные.

Существует три разновидности настольных сканеров:

планшетные

рулонные

проекционные.

Основной тип сканера для небольших форматов (А4) в настоящее время – настольный планшетный.

Характеристикой качества сканеров является разрешение, измеряемое числом точек на дюйм – dpi. Хорошие сканеры имеют 1200-2400 dpi. В основном, современные планшетные сканеры цветные с 24 – 36 битным представлением цвета.

В планшетном сканере сканирующая каретка – блок, объединяющий в себе источник света и оптическую систему (ширина ее обычно 210-220 мм), перемещается относительно бумаги с помощью шагового двигателя. Оптическая система состоит из одного или нескольких зеркал, линзы (либо призмы) и светочувствительной матрицы. Матрица содержит три линейки светоприемных элементов (по одной линейке на каждый из базовых цветов – красный, зеленый, синий) и оптико-электронный преобразователь. За один такт работы сканера матрица «фотографирует» очередной горизонтальный фрагмент (линию, строку) оригинала. При этом три «разноцветных» элемента матрицы обеспечивают формирование од-

96

2.6. Устройства ввода информации

ного пикселя будущего отсканированного изображения. Для сканирования изображения необходимо открыть крышку сканера, положить сканируемый лист на основание изображением вниз (или вверх для прозрачных сканеров HP scanjet 4600, см. рисунок 2.25), после чего опустить крышку. Дальнейшее управление процессом сканирования осуществляется с клавиатуры компьютера – с использованием программы сканирования, поставляемой со сканером. В программе возможна настройка многочисленных параметров

	сканирования. Конструкция планшетного
	сканера позволяет сканировать не только
	отдельные листы, но и страницы толстого
	журнала или книги.
	Для примера в таблице 2.14 приве-	Рисунок 2.25. Сканер
	дена характеристики сканера HP scanjet
		HP scanjet 4600
	4600.

В рулонных сканерах отдельные листы документов протягиваются вращающимся валиком мимо закреп-

ленной неподвижно сканирующей головки. К рулонному типу относятся широкоформатные сканеры с шириной области сканирования от 635 до

1372 мм, например Contex Cougar SX 25" или CalComp ScanPlus IV 954 C (1372мм).

Проекционные сканеры напоминают собой своеобразный проекционный аппарат. Вводимый документ кладется на поверхность сканирования изображением вверх, блок сканирования находится при этом также наверху. Перемещается только сканирующее устройство. Основной особенностью данных сканеров является возможность сканирования проекций трехмерных предметов.

Для того чтобы ввести в компьютер какой-либо документ при помощи ручного (handheld) сканера, надо без резких движений провести его сканирующей головкой по изображению. Равномерность перемещения сканера существенно сказывается на качестве вводимого в компьютер изображения, которое обычно значительно ниже, чем у других типов сканеров.

Для превращения отсканированной текстовой картинки в текстовый документ, состоящий из отдельных символов, служат программы распознавания текста (OCR-системы). Из русских систем наиболее хорошо себя зарекомендовала система FineReader.

97

Глава 2. Аппаратное обеспечение персональных компьютеров

Таблица 2.14. Техническая характеристика сканера HP scanjet 4600

Наименование	Характеристика
Типа сканера	планшетный
Режимы ввода	кнопки на лицевой панели:
	«сканирование», «копирование», «эл. почта»,
	«share-to-web», «запись документа на диск»
	ПО от HP для создания и обработки фотоизобра-
	жений
Скорость предва-	6 секунд
рительного просмотра
Скорость сканирования	цветное фотоизображение 10х15 см: 27 секунд
	черно-белый рисунок: 22 секунды
Разрешение при скани-	оптическое: 2400 т/д
ровании	аппаратное: 2400×2400 т/д
	улучшенное: до 999 999 т/д (зависит от памяти
	компьютера, свободною места на диске и других
	параметров системы)
Разрядность	48 бит
Масштабирование	от 10 до 2000% с шагом 1%
Максимальный размер	216×297 мм
документа
Интерфейс соединения	1 высокоскоростной интерфейс USB 2.0
Совместимость с опера-	Microsoft® Windows® (98, 2000, Me, XP Home и
ционными системами	Professional Edition), Mac OS X 9.1 или 10.1 и
	выше
Габариты	488×340×83 мм
Вес нетто	сканер: 1,4 кг., держатель: 0,5 кг.
Форматы файлов	Bitmap (BMP), TIFF, GIF, PDF, HTML, JPEG,
	FlashPix (FPX), сжатый TIFF, PCX, PNG, RTF,
	TXT

2.6.3. Дигитайзер, графический планшет

Дигитайзер – устройство, которое используется для оцифровки конструкторской документации (чертежей).

98

2.6. Устройства ввода информации

Графический планшет и интерактивный перьевой дисплей – устройства, которые используются в компьютерной графике и анимации и взаимодействует с графическими приложениями типа Adobe Photoshop.

Дигитайзер может иметь размер рабочей области А1, рабочая область его выглядит, как чертежная доска. Применяется дигитайзер для поточечного координатного ввода графических изображений в системах автоматизированного проектирования (САПР).

Дигитайзер и графический планшет обычно содержит рабочую плоскость, рядом с которой находятся кнопки управления. Для ввода информации служит специальное перо или координатное устройство с «прицелом», подключенное кабелем к планшету или с беспроводной передачей данных. Сам дигитайзер подключается к компьютеру кабелем через USBпорт. Разрешающая способность таких графических планшетов не менее 100 dpi (точек на дюйм).

В некоторых дигитайзерах ввод информации может происходить без специальных перьев или прицелов, так как рабочая поверхность планшета обладает чувствительностью к нажатию пером, основанной на использовании пьезоэлектрического эффекта. При нажатии на точку, расположенную в приделах рабочей поверхности планшета, под которой проложена сетка из тончайших проводников, на пластине пьезоэлектрика возникает разность потенциалов. Координаты этой точки счиьываются программой, сканирующей сетку проводников. Эта программа запоминает координаты точек и показывает графические объекты на мониторе.

В графических планшетах и интерактивных мониторах (см. рисунок 2.26) для рисования используется устройство ввода (беспроводное перо), нажатие которого на поверхность рабочей области считывается с использованием технологии электромагнитного резонанса.

Основные задачи, решаемые с использованием этих устройств:

рисование;

редактирование фотографий и изображений;

создание коллажей, открыток и календарей;

компьютерная анимация и 3D-моделирование;

работа в мультимедийных приложениях;

аудио- и видеомонтаж;

распознавание рукописного текста пр.

99

Глава 2. Аппаратное обеспечение персональных компьютеров

Рисунок 2.26. Графический планшет и интерактивный перьевой дисплей

В таблице 2.15 приведены некоторые технические характеристики дигитайзера и планшета.

Таблица 2.15. Техническая характеристика дигитайзера и планшета

Наименование	Дигитайзера CalComp	Планшет Wacom Intuos3
	DrawingBoard V 2436	A4
Формат	А1	A4
Драйверы	Microsoft Windows 95/98/NT/Me/2000/XP
Интерфейс	USB, RS-232	USB
Точность	± 0.002 дюйм (± 0.051 мм)	± 0,25 мм
Разрешение	До 500 линий/мм	0,005 мм
Технология	Электромагнитная	Электромагнитный	резо-
		нанс
Режим работы	Point, line, run, track, incremen-	Программы Adobe	Pho-
	tal, prompt	toshop, Corel GS и др.
Курсор	16-и кнопочный курсор, про-	8 кнопок и 2 сенсорные
	водной	полоски

2.6.4. Сенсорный монитор

Сенсорные мониторы отличаются от обычных мониторов тем, что они имеют на поверхности экрана специальное покрытие, которое чувствительно к прикосновениям и передает координаты этого прикосновения через специальный драйвер в операционную систему. Наиболее часто драйвер эмулирует манипулятор мышь компьютера, либо взаимодействует со специальным программным обеспечением. Сенсорные экраны исполь-

100