Информатика. Контрольная точка №2 / Информатика Экспресс-подготовка 1 семестр

1.7.Логические основы ЭВМ

Логический элемент предназначен для преобразования одного или нескольких входных сигналов в выходной.

Различают два вида сигналов: логическая единица и логический нуль. логическая единица соответствует высокому уровню некоторой физической величины, например, электрического напряжения, а логический нуль – низкому.

На рис. 1.2 приведены условные обозначения базовых логических элементов, применяемых в вычислительной технике, а в табл. 1.8 приведены их соответствующие таблицы

истинности.

Инвертор	И	ИЛИ	Исключающее	И НЕ
(NOT)	(AND)	(OR)	ИЛИ (XOR)

1

&

1

1

&

Рис. 1.2

Таблица 1.8

Сигналы

	Вход				Выход
А		В	И (AND)	ИЛИ (OR)	Исключающее ИЛИ	И НЕ
			С = А * В	C = A + B	(XOR) C = A B
0		0	0	0	0	1
0		1	0	1	1	1
1		0	0	1	1	1
1		1	1	1	0	0

Для хранения информации используются триггеры. Триггер – базовый элемент памяти, обладающий двумя устойчивыми состояниями. Это означает, что он может хранить

один бит информации. Триггер строится на основе базовых логических элементов. При-

мер логической схемы триггера, построенного на базе логических элементов И НЕ, приведен на рис. 1.3.

S Q

&

R &

Рис. 1.3

2.ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА РЕАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

2.1.История развития вычислительной техники

История развития ВТ имеет несколько периодов: механический, электромеханический и электронный.

Для проведения вычислений в Древнем Вавилоне (около 3 тыс. лет до н.э.), а затем в Древней Греции и Древнем Риме (IV век до н.э.) использовали счетные доски под названием абак. Доска абака представляла собой глиняную пластину с углублениями, в кото-

рые раскладывали камушки. В дальнейшем углубления были заменены проволокой с нанизанными косточками (прообраз счет).

В17 веке в Европе ученые-математики (В. Шиккард (1623 г.) и Блез Паскаль (1642 г.), Г. Лейбниц (1671 г.)) изобретают механические машины, способные автоматически выполнять арифметические действия (прообраз арифмометра).

Впервой трети 19 века английский математик Ч. Бэббидж разработал проект программируемого автоматического вычислительного механического устройства, известного

как «аналитическая машина» Бэббиджа. Меценат проекта графиня Ада Августа Лавлейс была программистом этой «аналитической машины».

Г. Холлерит в 1888 г. создал электромеханическую машину, которая состояла из

перфоратора, сортировщика перфокарт и суммирующей машины, названной табулятором. Впервые эта машина использовалась в США при обработке результатов переписи

населения.

Скорость вычислений в механических и электромеханических машинах была ограничена, поэтому в 1930-х гг. начались разработки электронных вычислительных машин

(ЭВМ), элементной базой которых стала трехэлектродная вакуумная лампа.

В1946 г. в университете г. Пенсильвания (США) была построена электронная вычис-

лительная машина, получившая название UNIAK. Машина весила 30 т, занимала площадь 200 кв.м., содержала 18000 ламп. Программирование велось путем установки пере-

ключателей и коммутации разъемов. В результате на создание и выполнение даже самой простой программы требовалось очень много времени. Сложности в программировании на UNIAK натолкнули Джона фон Неймана, бывшего консультантом проекта, на разработку новых принципов построения архитектуры ЭВМ.

ВСССР первая ЭВМ была создана в 1948 г.

Историю развития ЭВМ принято рассматривать по поколениям.

Первое поколение (1946-1960) – это время становления архитектуры машин фоннеймановского типа, построенных на электронных лампах с быстродействием 10-20 тыс.оп/с. ЭВМ первого поколения были громоздкими и ненадежными. программные сред-

ства были представлены машинными языками.

В1950 г. в СССР была запущена в эксплуатацию МЭСМ (малая электронная счетная машина), а еще через два года появилась большая электронно-счетная машина (10 тыс.оп/с).

Второе поколение (1960 – 1964) – это машины, построенные на транзисторах с бы-

стродействием до сотен тысяч операций в секунду. Для организации внешней памяти

стали использоваться магнитные барабаны, а для основной памяти – магнитные сердечники. В это же время были разработаны алгоритмические языки высокого уровня, как Ал-

гол, Кобол, Фортран, которые позволили составлять программы, не учитывая тип маши-

ны. Первой ЭВМ с отличительными чертами второго поколения была IBM 704.

Третье поколение (1964 – 1970) характеризуются тем, что вместо транзисторов стали использоваться интегральные схемы (ИС) и полупроводниковая память.

Большинство машин, относящихся к третьему поколению по своим особенностям, входили в состав серии (семейства) машин «System/360» (аналог ЕС ЭВМ), выпущенной

фирмой IBM в середине 60-х гг. Машины этой серии имели единую архитектуру и были программно совместимыми.

Вэтот время в СССР появился первый суперкомпьютер БЭСМ 6, который имел про-

изводительность 1 млн. оп/с.

Четвертое поколение (1970 – 1980) – это машины, построенные на больших интегральных схемах (БИС). Такие схемы содержат до нескольких десятков тысяч элементов

вкристалле. ЭВМ этого поколения выполняют десятки и сотни миллионов операций в се-

кунду.

В1971 г. появился первый в мире четырехразрядный микропроцессор Intel 4004, содержащий 2300 транзисторов на кристалле, а еще через год - восьмиразрядный процес-

сор Intel 8008. Создание микропроцессоров послужило основой для разработки персонального компьютера (ПК), т.е. устройства, выполняющего те же функции, что и большой компьютер, но рассчитанного на работу одного пользователя.

1973 г. фирма Xerox создала первый прототип персонального компьютера.

1974 г. появился первый коммерчески распространяемый персональный компьютер

Альтаир-8800, для которого в конце 1975 г. Пол Ален и Билл Гейтс написали интерпретатор языка Бэйсик.

Вавгусте 1981 г. фирма IBM выпустила компьютер IBM PC. В качестве основного

микропроцессора использовали новейший тогда 16-разрядный микропроцессор Intel 8088. ПК был построен в соответствии с принципами открытой архитектуры. Пользователи по-

лучили возможность самостоятельно модернизировать свои компьютеры и оснащать их дополнительными устройствами различных производителей. Через один – два года компьютер IBM PC занял ведущее место на рынке, вытеснив модели 8-разрядных компьюте-

ров.

Внастоящее время существует множество разновидностей ЭВМ, которые классифи-

цируются: по элементной базе, принципам действия, стоимости, размерам, производительности, назначению и областям применения.

СуперЭВМ и большие ЭВМ (мэйнфреймы) – применяются для проведения сложных

научных расчетов или для обработки больших потоков информации на крупных предприятиях. Они, как правило, являются главными компьютерами корпоративных вычислитель-

ных сетей.

Мини- и микро ЭВМ применяются для создания систем управления крупных и сред-

них предприятий.

Персональные компьютеры предназначены для конечного пользователя. В свою очередь ПК подразделяют на настольные (desktop), портативные (notebook) и карманные

(palmtop) модели.

2.1.1. Архитектура ЭВМ

Архитектура ЭВМ – это структура и принципы работы ЭВМ.

Основные принципы работы ЭВМ, которые не утратили своего значения до настоящего времени, были сформулированы в 1946 г. Джоном фон Нейманом, одним из разработ-

чиков машины ENIAK.

1.Принцип физического разделения устройств хранения программ и данных от процессорного модуля.

Всостав вычислительной машины (рис. 2.1) обязательно должны входить:

•АЛУ (арифметико-логическое устройство), которое предназначено для обработ-

ки информации с помощью арифметических и логических операций;

•УУ (устройство управления), которое организует процесс выполнения про-

грамм;

•ОП (основная, или, оперативная, память), которая состоит из ячеек и предна-

значена для хранения программ и данных;

•УВВ (устройства ввода и вывода), которые обеспечивают ввод и вывод данных.

Арифметико-	Устройство
логическое	управления	Память
устройство (АЛУ)	(УУ)
Устройство	Устройство
ввода	вывода
	Рис. 2.1

Структуру фон-неймановского типа имели ЭВМ первых двух поколений. В дальнейшем УУ и АЛУ конструктивно были объединены в одно устройство - процессор.

2. Принцип программного управления.

Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором друг за другом в определенной последовательности

3.Принцип использования двоичной системы для представления команд и данных.

4.Принцип однородности памяти.

Как программы, так и данные, хранятся в одной и той же памяти (и кодируются в одной и той же системе счисления. Над командами можно выполнять такие же действия, как

и над данными.

5. Принцип адресуемости памяти.

Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек. процессору в произ-

вольный момент времен доступна любая ячейка. Время доступа к ячейке не должно зависеть от ее адреса.

Первым компьютером, в котором были реализованы основные особенности архитектуры фон Неймана, был «Марк 1» (Университет Манчестера, Великобритания, 1948 г.).

В последующем принципы архитектуры фон Неймана получили дальнейшее разви-

тие. Появились новые виды архитектур, которые включали в свой состав несколько АЛУ и УУ (многопроцессорные архитектуры), новые принципы обработки данных, основанные

на параллельных вычислениях, и принципы архитектуры открытых систем.

2.1.2. Принципы работы вычислительной техники

Термин вычислительная техника появился в начале 70-х гг. в связи с созданием новых технологий обработки данных для ЭВМ третьего поколения.

Воснову этой технологии легла идея параллельных вычислений и коллективного ис-

пользования вычислительных ресурсов.

Врезультате появились новые режимы работы ЭВМ: многопользовательский, многозадачный, многопроцессорный и сетевой. ЭВМ и программное обеспечение, поддерживающее коллективное использование вычислительных ресурсов, стали называть вычислительной системой.

Вычислительная система - это совокупность одного или нескольких компьютеров,

программного обеспечения и периферийного оборудования.

Вычислительные системы, используемые для информационного обслуживания и управления, называются информационно-вычислительными системами.

Автоматизированные системы предполагают участие в процессе обработки информации и человека, и технических средств, причем главная роль в выполнении рутин-

ных операций обработки данных отводится компьютеру. Именно этот класс систем соот-

ветствует современному представлению понятия «информационная система».

2.2.Состав и назначение основных элементов персонального компьютера

2.2.1.Состав персонального компьютера

Всовременных персональных компьютерах реализован принцип открытой архитектуры, позволяющий изменять конфигурацию компьютера. Согласно этому принципу все

функциональные однотипные элементы аппаратуры должны быть взаимозаменяемыми. Минимальный состав устройств ПК, без которых он не может осуществлять переработку информации, называется базовой конфигурацией. В состав базовой конфигура-

ции входят: системный блок, монитор, клавиатура и мышь.

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены

наиболее важные компоненты компьютера: системная (материнская) плата, жесткий диск

идисковод для гибких магнитных дисков.

На материнской плате устанавливаются центральные (внутренние) устройства ком-

пьютера и устройства управления периферийными (внешними) устройствами – адаптеры

и контроллеры.

К центральным устройствам относятся: центральный процессор, оперативная память, постоянное запоминающее устройство. Отличительной особенностью центральных устройств является наличие непосредственного доступа к процессору.

Все остальные устройства компьютера, не находящиеся непосредственно на материнской плате и подсоединяемые к линиям связи через адаптеры, являются периферий-

ными, или внешними независимо от их местоположения в компьютерной системе. Адаптером монитора является видеокарта, адаптером аудиосистемы - звуковая кар-

та. Большинство адаптеров включают в себя контроллеры, управляющие работой уст-

ройств.

Контроллер представляет собой электронную схему, с помощью которой он способен

управлять устройством без помощи центрального процессора, поэтому каждый контроллер можно считать специализированным процессором.

Для подключения адаптеров на материнской плате установлены специальные разъе-

мы – слоты (порты). Адаптеры некоторых устройств входят в состав материнской платы (так называемые интегрированные адаптеры) – в этом случае на материнской плате име-

ется разъем для подключения самого устройства.

2.2.2. Центральный процессор

Центральный процессор или CPU (Central Processing Unit) – это устройство, основное назначение которого заключается в выполнении программ.

Процессор состоит из арифметико-логического устройства (АЛУ), устройства управления (УУ), регистров общего назначения (РОН).

Регистры общего назначения предназначены для временного хранения данных, команд и адресов.

АЛУ выполняет числовые и логические операции над данными в соответствии с кодом команды, хранящимся в регистре команд.

УУ осуществляет обмен информацией между процессором и оперативной память.

Информация, хранящаяся в оперативной памяти, может быть двух видов – данные и команды выполняемой программы. Команды и данные передаются в процессор по разным шинам на разные регистры. Для передачи запросов также предусматривается отдельная адресная шина.

УУ выбирает очередную команду из программы, расшифровывает код ее операции и

записывает в регистр команд. Если команда предназначается для обработки данных, то в регистр данных из оперативной памяти пересылаются соответствующие данные.

Основными характеристиками процессора являются тактовая частота и разрядность. Тактовая частота – это количество элементарных операций, выполняемых процес-

сором в единицу времени. Тактовая частота измеряется в герцах. Быстродействие со-

временных процессоров составляет 2-4 ГГц.

Разрядность – это количество битов, обрабатываемых микропроцессором за один

такт работы. На сегодняшний день существуют 8-, 16-, 32- и 64-разрядные процессоры. Разрядность и тактовая частота являются основными факторами, определяющими

производительность и быстродействие компьютера.

При обработке данных в современных процессорах используются дополнительные приемы, которые увеличивают производительность. Прежде всего, это конвейерная обработка данных, наличие раздельных кэш-памятей для команд и данных, поддержка многопроцессорного режима работы и наличие в архитектуре двух или более АЛУ.

Микропроцессор, имеющий несколько АЛУ, называется многоядерным. В настоящее время стали выпускать двух-, и четырехядерные микропроцессоры.

Наличие двух или более процессоров практически не увеличивает скорость выполнения одной программы (если в ней не предусмотрено распараллеливание вычислений), но если будут запущены одновременно две программы, то производительность увеличится почти в два раза. Если многопроцессорный режим распараллеливает выполнение различных программ, то конвейерная обработка распараллеливает выполнение команд од-

ной программы.

2.2.3. Системные шины и слоты расширения

Связь процессора с внешними устройствами осуществляется по магистрали, состоящей из нескольких шин. Под шиной понимают набор линий (проводников), сгруппи-

рованных по функциональному признаку.

Имеются две разновидности шин: локальные (системные) и внешние периферийные

(шины расширения).

Внешняя шина предназначена для подключения периферийных устройств либо их контроллеров.

Системная шина объединяет процессор, основную память и кэш-память. Системная шина включает в себя следующие компоненты:

•шину адреса, которая предназначена для передачи адреса ячейки оперативной памяти или порта ввода-вывода;

•шину данных, которая обеспечивает передачу данных;

•шину управления, регулирующую процесс обмена информацией и передающую управляющие сигналы;

•контроллер шины, управляющий всем процессом обмена данными, адресами и управляющими сигналами.

Важнейшей характеристикой шины является е разрядность, которая определяет количество битов данных, передаваемых по шине одновременно (за один такт).

Конечными пунктами системной шины являются слоты расширения и интегрированные на материнские платы контроллеры. Все эти устройства соединены между собой ши-

ной управления.

Совокупность шин, связывающих несколько устройств и алгоритм, определяющий порядок обмена информацией между ними, называется интерфейсом. Различают последовательные и параллельные интерфейсы.

В соответствии с последовательным интерфейсом (COM-порт) данные передаются

последовательной цепочкой битов, каждый последующий бит следует по времени после предыдущего. COM-порт используется для подключения сканера, модема или мыши.

Параллельный интерфейс передает несколько битов одновременно. Количество одновременно передаваемых битов называется разрядностью интерфейса. Стандартным

параллельным портом считается LPT-порт, который используется для подключения прин-

тера.

Интерфейсы USB и FireWire относятся к универсальным последовательным интерфейсам.

Интерфейс FireWire служит для подключения к компьютеру периферийных цифровых

аудио- и видеоустройств, требующих высокой скорости передачи информации.

Интерфейс USB позволяет подключать к компьютеру клавиатуру, мышь, принтер, сканер, цифровой фотоаппарат, а также флэш-память.

2.3.Запоминающие устройства

2.3.1. Виды памяти

Запоминающие устройства бывают внутренними и внешними.

Квнутренним запоминающим устройствам компьютера относятся:

•Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ или ROM)

•Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ или RAM)

•Кэш-память (недоступный для пользователя буфер)

•Внутренняя память регистров процессора (РОН)

•Видеопамять графического адаптера

Внутренняя память обеспечивает первоначальную проверку работоспособности ПК при его включении (POST-тестирование), загрузку операционной системы в оперативную

память (подготовку ПК к работе) и хранение программ и данных в процессе решения за-

дач. ПЗУ имеет автономный источник питания, а ОЗУ работоспособна только при вклю-

чении питания ПК (энергозависима).

К внешним запоминающим устройствам (ВЗУ) относятся:

•Жесткие и гибкие магнитные диски

•Магнитные ленты (стримеры)

•Оптические диски

•Флэш-память

Внешняя память предназначена для длительного хранения информации. На жестких дисках хранится программное обеспечение компьютера и все основные. Гибкие магнитные диски, магнитные ленты, оптические диски и флэш-память позволяют переносить

данные и программы с одного компьютера на другой и хранить информацию, не используемую постоянно на ПК.

Основными характеристиками памяти являются ее объем и быстродействие считывания и записи данных. Объем памяти измеряется в байтах, килобайтах (Кб), мегабайтах (Мб) и гигабайтах (Гб). Чем больше объем памяти, тем меньше ее быстродействие. Са-

мым большим быстродействием обладает регистровая память (РОН). Объем и быстродействие памяти во многом определяют производительность компьютера.

2.3.2. Внутренние запоминающие устройства

Внутренняя память подразделяется на оперативную и постоянную. Одна из них обес-

печивает постоянное хранение информации (ПЗУ), на которое не влияет выключение питания, а другая (ОЗУ, РОН, кэш-память) предназначена для временного хранения информации.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) предназначено для хранения про-

грамм, которые автоматически запускаются при включении и выключении компьютера. Команды, введенные в ПЗУ, находятся там постоянно. Компьютер может читать или ис-

полнять эти команды, но он не может изменять их. ROM (Read Only Memory) означает па-

мять только для чтения.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) имеет непосредственную связь с процессором в ходе выполнения программ. В ОЗУ загружаются программы и данные, которые они обрабатывают. Данные и программы хранятся в ячейках памяти, каждая из ко-

торых имеет адрес. Время доступа к ячейке не зависит от того, в каком месте оператив-

ной памяти она находится. RAM (Random Access Memory) означает память с произвольным доступом.

Современные ПК имеют объем оперативной памяти от 512 Мбайт до нескольких Гбайт.

Кэш-память (буфер) может входить составной частью в процессор, в ОЗУ, видеопа-

мять и другие виды памяти. Это обуславливается тем, что различные виды памяти имеют различное быстродействие считывания и записи данных. В кэш-память могут помещаться наиболее часто используемые команды и данные. буферизация, или иначе, кэширование,

применяется для согласования взаимодействия между памятью различных уровней, что приводит к увеличению быстродействия компьютера.

2.3.3. Внешние запоминающие устройства Накопители на магнитных дисках в качестве запоминающей среды используют маг-

нитные материалы со специальными свойствами, позволяющими фиксировать два со-

стояния. Различают накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД, винчестер) с емкостью до 2 Тбайт и накопители на гибких магнитных дисках (НГМД, дискета) с ем-

костью 1,44 – 2,88 Мбайт. НГМД являются сменными, для чтения-записи информации с них необходимо специальное устройство – дисковод.

Информация на магнитном диске записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических окружностей – дорожек (треков). Каждая дорожка магнитного дис-

ка разбита на сектора. При записи и чтении информации диски вращаются вокруг своей

оси, а механизм управления магнитной головкой подводит ее к дорожке, выбранной для

записи или чтения информации. В отличие от дискеты жесткий диск вращается непрерывно.

Оптические диски (компакт-диски) используют для считывания или записи данных лазерный луч. Компакт-диск (CD) представляет собой две плотно соединенные пластико-

вые пластины с тонким оптическим информационным слоем между ними. На информационном слое располагается спиральная дорожка, состоящая из чередующихся темных (поглощающих свет) и светлых (отражающих свет) точек. Каждая такая точка – это 1 бит

данных.

При считывании и записи данных оптический диск раскручивается до скорости 10

тыс.оборотов в мин. При считывании информации лазер освещает диск, а датчики воспринимают отраженный луч и распознают темные и светлые участки диска.

По способу организации записи и считывания диски могут быть подразделены на 3

класса: только для чтения (CD-ROM), с однократной записью (CD-R) и многократным считыванием и многократной перезаписью (CD-RW).

Компакт-диски выпускаются с различными объемами памяти. В среднем емкость ком- пакт-диска составляет 700 Мбайт.

DVD – цифровые оптические диски с высокой плотностью записи. Информация на

этих дисках размещается либо на обеих сторонах диска, либо в нескольких слоях. Двух сторонние и двухслойные диски позволяют хранить 17 Гбайт информации.

Стримеры используют для записи и хранения информации магнитные ленты. В отличие от большинства других запоминающих устройств, имеющих прямой доступ к данным, стримеры являются устройствами последовательного доступа. Файлы записыва-

ются на магнитную ленту последовательно. Для того, чтобы прочитать какой-либо файл, кроме первого, нужно сначала прочитать все предыдущие файлы. Стримеры применяют-

ся для резервного хранения большого объема данных и позволяют хранить от 40 до 800 Гбайт.

Флэш-память представляет собой микросхему перепрограммируемого запоминающего устройства с большим числом циклов перезаписи. Конструктивно выполняется в виде отдельного блока, содержащего микросхему флэш-памяти и контроллер для подключения к USB-порту. Скорость считывания информации сопоставима со скоростью считы-

вания жестких дисков. Емкость флэш-памяти достигает 64 Гбайт.

2.4.Устройства ввода-вывода данных

2.4.1. Устройства ввода

Устройства ввода данных служат для преобразования в цифровой вид информации,

поступающей от периферийных устройств.

Клавиатурой называется устройство для ручного ввода информации в компьютер. Современная клавиатура имеет, как правило, 101-104 клавиши, среди которых выделяют: алфавитно-цифровые клавиши, необходимые для ввода текста; клавиши управления курсором и ряд специальных и управляющих клавиш.

Мышью называют устройство, которое обеспечивает преобразование своего поло-

жения на плоскости стола в позицию указателя мыши или курсора на экране дисплея.

По своему устройству мыши подразделяются на механические и оптические. Движение механической мыши передает шарик, который соприкасается с поверхностью стола

или коврика. Движение оптической мыши передает световой луч, который отражается от поверхности стола и воспринимается оптическим приемником.

В настоящее время появились беспроводных клавиатуры и мыши, которые работают

на расстоянии до 1,5 м от ПК.

Трекбол представляет собой устройство, в котором перемещение курсора осуществ-

ляется вращением шарика, выступающего над плоской поверхностью.

Джойстик (ручка управления) имеет то же самое назначение, что и клавиши управления курсором, но перемещение по экрану осуществляется быстрее и в восьми направлениях, а не в четырех. Джойстик применяется для компьютерных игр.

Сенсорная панель (Touchpad) представляет собой поверхность прямоугольной формы, чувствительную к нажатию пальцев. Прикосновение пальца к поверхности панели и его перемещение управляет курсором так же, как и соответствующие воздействия манипуляторов мыши и трекбола. Сенсорная панель применяется в современных портативных ПК.

Световое перо – устройство, напоминающее обычное перо, на кончике которого имеется сверхчувствительный детектор. Если прикоснуться таким пером к экрану дисплея, то в этом месте появится система прямоугольных координат с началом в точке при-

косновения. Перемещение пера по экрану вызовет появление рисунка.

Сенсорный экран служит для управления компьютером при помощи касания экрана

пальцами. Сенсорный экран применяется в справочных компьютерах в музеях, на выставках, на вокзалах и в аэропортах.

Сенсорный экран может быть встроен в обычный монитор или перемещаться поверх

экрана монитора, в этом случае он соединяется с одним из портов компьютера. Графический планшет (дигитайзер) – это устройство для ввода графических данных,

таких как чертежи и схемы. Он состоит из планшета и соединенного с ним специального карандаша. Перемещая карандаш по планшету, пользователь рисует изображение, которое выводится на экран.

Сканер – устройство, преобразующее изображение, расположенное на листе бумаги или другом носителе, к электронному виду. Основная характеристика сканера – разре-

шающая способность, которая измеряется в dpi (dot per inch - точках на дюйм). Это число показывает, сколько точек, составляющих изображение, проставляется на отрезке длиной в один дюйм. Стандартная разрешающая способность сканирования 200 dpi позволяет

обеспечить полиграфическое качество, т.е. полученные изображения будут достаточно четкими.

Сканеры бывают нескольких видов: ручные, планшетные, барабанные.

И в планшетных, и в ручных сканерах лист бумаги остается неподвижным, при этом

перемещение оптического устройства по поверхности листа в ручных сканерах производится пользователем, в планшетных сканерах – автоматически. В настоящее время ручные сканеры применяются для ввода штрих-кода в кассовых аппаратах.

Барабанные сканеры используют для сканирования исходных изображений, имеющих

высокое качество и небольшие размеры (фотонегативы, слайды и т.п.). в сканерах этого

типа считывающая головка является неподвижной, а исходный материал закрепляется на цилиндрической поверхности барабана, вращающегося с высокой скоростью.

2.4.2. Устройства вывода Мониторы (дисплеи) предназначены для вывода на экран текстовой и графической

информации. Мониторы различаются по принципу действия, размеру, техническим характеристикам и стандарту безопасности.

На экране монитора любого типа изображение формируется в виде набора цветных точек, называемых пикселями. В зависимости от принципа действия монитора пиксели

формируются по-разному.

По принципу действия мониторы разделяются на мониторы с электронно-лучевой трубкой (CRT), жидкокристаллические (LCD) и плазменные.

В мониторах CRT изображение формируется с помощью зерен люминофора – вещества, которое светится под воздействием электронного луча. В мониторах LCD принцип отображения информации основан на поляризации света. Плазменные мониторы используются в качестве больших выносных экранов для показа изображения большой аудито-

рии. По сравнению с CRT-мониторами плазменные и LCD-мониторы имеют малую толщину (всего несколько сантиметров).

Основными техническими характеристиками мониторов являются размер экрана, размер зерна, максимальное разрешение и частота обновления экрана.

Размер экрана – это длина диагонали экрана, выраженная в дюймах (1” = 2,54 см). Наиболее распространенными размерами для экрана монитора являются 15”, 17”, 19”,

20”, 21”.

Размер зерна – это размер цветной точки, т.е. минимальный размер пикселя. Чем меньше размер зерна, тем более четкое и контрастное изображение можно получить на мониторе.

Максимальное разрешение – это общее число цветных точек, которые можно разместить на экране. Например, разрешение 1024х768 означает, что изображение форми-

руется из 1024х768=786432 пикселей. Для реализации очень высокого разрешения необходим не только высококачественный монитор, но и соответствующий контроллер монитора – видеокарта.

Частота обновления экрана выражается в герцах (Гц, Hz) и обозначает количество прорисовок экрана в секунду. Чем выше частота, тем меньше мерцание экрана, меньше

устают глаза и тем комфортнее пользователю. Стандартом предусмотрена частота 80 Гц. В LCD-мониторах допустимо чуть более низкое значение этого параметра.

Принтеры – это устройства для вывода информации на бумагу. В зависимости от

способа различают матричные, струйные, лазерные, термографические принтеры. Матричные принтеры схожи по принципу действия с печатной машинкой. Печатаю-

щая головка перемещается в поперечном направлении и формирует изображение из множества точек, ударяя иголками по красящей ленте. Качество изображение матричных принтеров невысокое. Основное достоинство – низкая цена расходных материалов. Мат-

ричные принтеры используются сейчас в кассовых аппаратах и в других аналогичных устройствах.

Струйные принтеры формируют изображение с помощью, которые распыляются через капилляры печатающей головки. Струйные принтеры могут печатать достаточно быстро (до несколько страниц в минуту), обеспечивая высокое качество печати, в том числе

цветных изображений. Разрешающая способность струйных принтеров составляет 300 dpi и более.

Лазерные принтеры при работе используют принцип ксерографии: изображение переносится на бумагу со специального барабана, к которому электрически притягиваются

частички краски.

Высокая скорость печати (до 20 страниц в минуту) достигается за счет постраничной печати, при которой страница печатается сразу целиком. Лазерные принтеры обеспечивают наилучшее качество печати. Разрешающая способность принтеров может достигать

1200 dpi.

Термографические принтеры для передачи на бумагу изображения используют нагрев. Имеются два типа термографических принтеров – с прямым нагревом и с теплопередачей.

Для принтеров с прямым нагревом используется бумага со специальным химическим

покрытием. В месте контакта нагретой точки и бумаги происходит химическая реакция, и

цвет точки меняется.

Впринтерах с теплопередачей используется специальная красящая лента, краситель которой, расплавляясь, переносится на бумагу.

Внастоящее время термографические принтеры выпускаются в карманном исполне-

нии (они имеют небольшой размер) для портативных (notebook) и карманных (palmtop)

ПК. Основным недостатком термографических принтеров является использование термографической бумаги, которая является недолговечным и дорогим расходным материа-

лом.

Плоттер (графопостроитель) – устройство для вывода чертежей на бумагу. Работает плоттер по принципу струйного принтера. Различают плоттеры барабанного типа, которые работают с рулоном бумаги, и планшетного типа (лист бумаги лежит на плоском

столе).

3.ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА РЕАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

3.1.Классификация программного обеспечения

Программное обеспечение (ПО, или Software) можно разделить на два вида: систем-

ное и прикладное.

Системное ПО предназначено для управления работой вычислительной системы, а

прикладное – для решения пользовательских задач.