Информатика. Теория и практика_Острейковский В.А_2008
.pdfния назначения алфавитно-цифровых клавиш, вывода «образа экрана дисплея» на принтер, изменения режима работы и прерывания программ. Клавиши управления (< >, < >, < >, < >) необходимы для позиционирования курсора на экране дисплея. Ряд клавиш обеспечивают перемещение курсора в начальную или конечную позицию на строке экрана дисплея (соответственно <Home> è <End>), а также на страницу вперед или назад (соответственно <Pg Up> è <Pg Dn>).
Типовые размеры клавиатуры: 40 450 180 мм. Она должна обеспечить минимальное количество нажатий на клавиши пользователем. Это достигается изменением значений отдельных клавиш программой. Клавиатура ПЭВМ передает МП не код символа, а порядковый номер нажатой клавиши и продолжительность времени каждого нажатия. Интерпретация смысла нажатой клавиши выполняется программой. Таким образом, кодировка клавиши не зависит от кодировки символов, что значительно упрощает работу с клавиатурой.
Дисплей (монитор) (от англ. display — показывать) — основное устройство для отображения информации, выводимой на него во время работы программ на ПЭВМ. Дисплеи могут существенно различаться по своим характеристикам, от которых зависят возможности машин и используемого программного обеспечения. Одни дисплеи выводят только алфавитно-циф- ровую информацию, другие — только графическую. Не менее важные признаки — возможность поддержки цветного или только монохромного изображения, текстовый формат и разрешающая способность изображения. Текстовый формат (в текстовом режиме) характеризуется числом символов в строке и числом текстовых строк на экране. В графическом режиме разрешающая способность задается числом точек по горизонтали и числом точечных строк по вертикали. Существенными техниче- скими параметрами дисплеев являются количество поддерживаемых уровней яркости в монохромном режиме и количество цветов — при цветном изображении, а также размер экрана: он определяет различимость изображения в целом и четкость его отдельных элементов, в том числе букв и цифр.
Перечисленные параметры зависят как от конструкции экрана, так и от схемы управления, сосредоточенной в системном блоке. В настоящее время в большинстве случаев применяется схема формирования изображения на основе растровой памяти
161
(bit mapping). Каждый элемент изображения — одна точка на экране дисплея — формируется из фрагмента растровой памяти, состоящего из одного, двух или четырех бит. Информация, записанная в указанных битах, управляет яркостью (или цветом) точки на экране, а также ее миганием и другими возможными атрибутами.
Объем растровой памяти прямо связан с разрешающей способностью дисплея. К примеру, дисплею с двумя уровнями яркости и разрешающей способностью 640 480 точек требуется 26 Кбайт растровой памяти. Если же при этом необходимо управлять 16 цветами для каждой точки, требуемый объем растровой памяти составит не менее 64 Кбайт, а при двухцветном экране с разрешающей способностью 1024 768 потребуется уже 132 Кбайт растровой памяти. При таком методе управления изображением знаки выводятся на экран с помощью специальных знакогенераторов — особых электронных схем, управляемых точечными матрицами, на которых формируется изображение каждого символа.
Большинство профессиональных ПЭВМ снабжено дисплеями, основанными на монохромных или цветных электроннолучевых трубках (ЭЛТ). Наиболее часто в IBM-совместимых ПЭВМ используются мониторы типа VGA или SVGA, а в более ранних моделях — CGA, EGA, Hercules.
В профессиональных ПЭВМ широко применяются цветные мониторы с очень высоким разрешением (1024 768 и 16001200 точек) и возможностью получения изображений из 4096 базовых цветов, что обеспечивает до 16 млн оттенков.
Пользователи ПЭВМ проводят в непосредственной близости от работающих дисплеев многие часы подряд. В связи с этим фирмы — производители дисплеев усилили внимание к оснащению их экранов специальными средствами защиты от всех видов негативных воздействий на организм пользователя. Так, фирма Samsung выпускает дисплеи «Low Radiation» с нанесенным на экран специальным покрытием, снижающим уровень жесткого излучения.
Кроме мониторов с ЭЛТ, существуют мониторы с жидкокристаллическим экраном и плазменные.
Действие жидкокристаллического монитора LCD (Liquid Crystal Display) или любого индикатора, например часов или калькуляторов, основано на использовании вещества, находя-
162
щегося в жидком состоянии, но при этом обладающего некоторыми свойствами кристаллических тел. Молекулы таких жидких кристаллов под действием электрического поля способны изменять свою ориентацию и свойства проходящего сквозь них светового луча. Так, в жидкокристаллических индикаторах изображение создается в результате изменения электрического напряжения и ориентации молекул.
Действие плазменного монитора PDP (Plasma Display Panels) похоже на работу неоновой лампы. Каждая ячейка плазменной панели выполнена в виде плоской стеклянной трубки, заполненной инертным газом под низким давлением. Внутри трубки помещено два электрода. При подаче напряжения между ними возникает электрический (так называемый тлеющий) разряд и вызывает свечение. В плазменных экранах пространство между двумя стеклянными поверхностями заполняется, как и в неоновой лампе, инертным газом — аргоном или неоном. На стеклянную поверхность помещают маленькие прозрачные электроды, на которые подается высокочастотное напряжение: образуется целое поле миниатюрных точечных неоновых лампочек. Под действием напряжения в газовой области, прилегающей к электроду, возникает электрический разряд. Плазма этого разряда излучает свет в ультрафиолетовом диапазоне спектра,
àон, в свою очередь, вызывает свечение частиц люминофора
âвидимой человеком части спектра. То есть каждый пиксель на экране работает подобно маленькой лампе дневного света.
Общение пользователя с ПЭВМ облегчается с помощью различных манипуляторов. Наиболее распространенный из них — так называемая ìûøü: небольшая коробочка с двумя или тремя кнопками (иногда их называют клавишами) и утопленным, свободно вращающимся в любом направлении шариком на нижней поверхности. «Коробочка» подключается к компьютеру с помощью специального кабеля. Пользователь, перемещая мышь по поверхности стола (обычно ее размещают на специальном резиновом коврике), позиционирует указатель мыши (стрелку, прямоугольник) на экране дисплея, а нажатием соответствующих кнопок выполняет определенное действие (например, определенный пункт меню). Мышь требует специальной программной поддержки.
Âпортативных ПЭВМ мышь обычно заменяют трекболом — встроенным в клавиатуру шариком на подставке с двумя кноп-
163
ками (клавишами) по бокам. Позиционирование указателя трекбола на экране дисплея производится вращением этого шарика. Кнопки трекбола имеют то же назначение, что и кнопки мыши. Несмотря на наличие трекбола, пользователь портативной ПЭВМ может использовать и обычную мышь, подклю- чив ее к соответствующему порту.
Для непосредственного считывания графической информации с бумажного или иного носителя в ПЭВМ применяются оптические сканеры — настольные и ручные. Настольные сканеры позволяют обрабатывать весь лист бумаги или пленки целиком, ручные — проводят над нужными рисунками или текстом, обеспечивая их считывание. Введенный с использованием сканера рисунок распознается ПЭВМ с помощью специального программного обеспечения. Рисунок может быть не только сохранен, но и откорректирован по желанию пользователя соответствующими графическими пакетами программ. В настоящее время выпускают черно-белые и цветные сканеры с точностью разрешения до 8000 точек на дюйм (более 300 точек на 1 мм), однако эти устройства весьма дороги. Использование сканеров для непосредственного ввода в ПЭВМ текстовой информации
ñее последующим редактированием затруднено и значительной сложностью программного обеспечения, необходимого для правильного распознавания и интерпретации отдельных символов.
Для ввода рисунков в ПЭВМ применяют также световое пе-
ðî и различные диджитайзеры.
Êручным манипуляторам относится и джойстик (îò àíãë. joystick) — подвижная рукоять с одной или двумя кнопками,
ñпомощью которой можно позиционировать указатель на экране дисплея. Кнопки джойстика имеют то же назначение, что
èкнопки мыши. Джойстик чаще применяется в бытовых ПЭВМ, в первую очередь для компьютерных игр.
Печатающие устройства ПЭВМ. В ПЭВМ используются матричные, лепестковые, струйные и лазерные принтеры (от англ. printer — печатник).
Матричные принтеры наиболее распространены. Печатаемые знаки синтезируются в них с помощью игольчатой матрицы (головки), двигающейся вдоль каждой печатаемой строки по специальной направляющей и ударяющей по красящей ленте. Чаще всего применяются принтеры с 9- и 24-игольчатыми головками. Эти принтеры позволяют получить вполне прием-
164
лемое для большинства приложений качество печати, в том числе за счет многократных проходов при печати одной строки с небольшими смещениями. Однако это снижает и без того невысокую скорость печати. Недостатком матричных принтеров следует считать и довольно значительный уровень производимого при печати шума.
Лазерные принтеры располагают многообразными возможностями печати, обеспечивают ее высокое качество при зна- чительной скорости. Они имеют собственный расширяемый блок памяти, позволяют масштабировать шрифты. «Паспортная» скорость печати у различных моделей лазерных принтеров, как правило, колеблется от 4 до 64 страниц в минуту. Вместе с тем она зависит от объема собственной памяти принтера (и может заметно сокращаться при ее недостатке для конкретной печатаемой информации) и сложности выводимого изображения.
Особенно эффективны лазерные принтеры при изготовлении оригинал-макетов книг и брошюр, рекламных проспектов, деловых писем и иных материалов, требующих высокого каче- ства. Они позволяют с большой скоростью печатать графики и рисунки. В последние годы появилась целая гамма лазерных принтеров, обеспечивающих не только черно-белую, но и многокрасочную цветную печать.
Недостатком лазерных принтеров являются довольно жесткие требования к качеству бумаги — она должна быть достаточ- но плотной и нерыхлой, недопустима печать на бумаге с пластиковым покрытием и т. д.
Даже самые простые модели лазерных принтеров в пять — десять раз дороже средних моделей матричных принтеров, а цена цветных лазерных принтеров значительно превосходит цену матричных. Весьма дороги и сменные картриджи, содержащие красящий порошок. Все это делает лазерные принтеры малопригодными для изготовления значительных тиражей, поскольку печать одного листа обходится существенно дороже ксерокопии.
Струйные принтеры в последние годы получают все более широкое распространение среди пользователей ПЭВМ. Этот тип принтера занимает промежуточное положение между матричным и лазерным. Струйные принтеры, как и матричные, печатают построчно, но при этом обеспечивают качество пе-
165
чати, приближающееся к лазерным принтерам. Они просты в эксплуатации и работают практически бесшумно, а под управлением соответствующих программных средств позволяют печатать вполне удовлетворительные по качеству графические материалы. Вместе с тем струйные принтеры ненамного превосходят матричные по скорости печати, хотя стоят в два-три раза дороже последних. Струйные принтеры вполне успешно применяются во всех случаях, когда скорость и качество печати не являются критическими факторами. Красящая жидкость («чернила») для них выпускается в специальных компактных картриджах; производится нескольких цветов таких «чернил», так что простой заменой картриджа можно обеспечить печать многоцветных изображений.
Графопостроители (плоттеры) применяются для вывода графической информации из ПЭВМ. Плоттеры значительно дешевле, чем лазерные принтеры, хотя их скорость вывода изображений значительно ниже. Достоинством плоттеров, по сравнению с лазерными принтерами, является возможность использования для печати крупноформатной бумаги и пленки (вплоть до формата А0). Плоттеры выпускаются двух типов — рулонные и планшетные. В рулонных плоттерах бумажный лист перемещается транспортирующим валиком в вертикальном направлении, а пишущий узел — в горизонтальном. Рулонные плоттеры позволяют получать полноцветные изображения хорошего качества. В планшетных плоттерах лист бумаги фиксируется горизонтально на плоском столе, а пишущий узел (одно или несколько разноцветных перьев) перемещается по направляющим в двух направлениях — по осям X и Y. Планшетные плоттеры обеспечивают более высокую, по сравнению с рулонными, точность печати рисунков и графиков.
3.1.7. Правила техники безопасности при работе на компьютере
Компьютер, при работе с которым организм человека не подвергается опасности, называется безопасным.
Считается, что основное вредное воздействие на пользователя оказывают монитор на базе электронно-лучевой трубки и электромагнитные поля, генерируемые компьютером.
166
Для ограничения вредных воздействий компьютера Департамент труда Швеции в 1987 г. принял стандарт MPR I. В 1990 г. принят более жесткий стандарт — MPR II. На смену MPR II пришли еще более жесткие требования шведского объединения профсоюзов ТСО’92 (1992 г.), ТСО’95 (1995 г.) и ТСО’99 (1999 г.). Эти стандарты приняты многими странами. Мониторы, удовлетворяющие этим стандартам, имеют марку LR (Low Radiation — низкое излучение).
Госсанэпиднадзор России в 1996 г. выпустил Санитарные правила и нормы 2.2.2.542—96 «Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронновычислительным машинам и организации работ», которые по многим параметрам соответствуют шведским.
По этим правилам продолжительность непрерывной работы взрослого пользователя компьютера не должна превышать двух часов, ребенка — от 10 до 20 мин в зависимости от возраста. Минимальный перерыв определен в 15 мин. Расстояние от глаз пользователя до экрана монитора должно составлять не менее 50 см, оптимально 60—70 см. Расстояние от экрана монитора до задней стенки монитора соседнего ряда должно быть не менее 2 м, а расстояние между боковыми стенками — не менее 1,2 м. Площадь рабочего пространства, приходящаяся на одного взрослого пользователя, должна составлять не менее 6 м2.
Òåìà 3.2
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРА. ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА
3.2.1. Программное обеспечение компьютера
Функционирование любого компьютера требует различных видов обеспечения: математического, алгоритмического, информационного, программного, технологического, лингвисти- ческого, организационного, эргономического, правового и др. Важнейшее значение имеет программное обеспечение (ПО) ЭВМ. Программное обеспечение (от англ. software) — это совокупность программных средств для обеспечения нормальной
167
работы ЭВМ. ПО любого компьютера в основном определяет его интеллектуальные возможности, профессиональную направленность, широту и полноту осуществления устройств (блоков). Комплекс ПО должен охватывать множество функций ЭВМ, таких, как обеспечение организации решения функциональных задач пользователя, организация диалога пользователя и ЭВМ, управление базами данных, трансляция программ, осуществление сервисных программ, облегчающих работу на компьютере. Развитость ПО определяет функциональную полноту и разнообразие сервисной поддержки пользователя.
ПО любой ЭВМ подразделяют на системное (общее) и прикладное (синонимы — приложение, специальное ПО). Основные элементы системного ПО обычно поставляются вместе с ПЭВМ. К ним относятся операционные системы (ОС) и оболочки, программные средства (ПС) ведения баз данных, организации диалога, а также программы, расширяющие возможности ОС. Главное предназначение этой части ПО — управление работой процессора, организация интерфейса между пользователем и ПЭВМ, организация доступа к памяти, периферийным устройствам и сети, управление файлами, запуск прикладных программ и управление процессом их выполнения, трансляция
èвыполнение программ, подготовленных на различных алгоритмических языках.
Прикладное ПО, как правило, состоит из уникальных программ и функциональных пакетов прикладных программ. Именно от функционального ПО зависят вид, содержание и конкретная специализация пользователя. Учитывая, что прикладное ПО в конечном счете определяет область применения ПЭВМ
èсостав решаемых пользователем задач, оно должно создаваться на основе инструментальных программных средств диалоговых систем, ориентированных на решение конкретного класса задач со схожими функционально-техническими особенностями обработки информации.
Прикладное ПО ЭВМ должно обладать свойствами адаптивности (приспосабливаемости), гибкости, модифицируемости и настраиваемости на конкретное применение в соответствии с требованиями пользователя.
168
3.2.2. Системное и прикладное программное обеспечение
Принципиальный состав ПО ПЭВМ приведен на рис 3.5. Рассмотрим основные его компоненты.
Операционная система (ÎÑ) — это комплекс программ, обеспечивающий управление ЭВМ как единым целым (тогда как на самом деле компьютер состоит из многих частей), осуществляющий взаимодействие ЭВМ с окружающей средой, а именно: с человеком, прикладными программами, другими системами. ОС — главная часть системного ПО, она управляется командами. Более подробно назначение и основные функции ОС рассматриваются в подтеме 3.2.3.
Оболочка — это программа (или комплекс программ), управляющая работой с основной программой. Иногда используются термины «среда», «окружение». Например, работать со
Ðèñ. 3.5. Состав программного обеспечения ПЭВМ
169
старой средой ОС MS-DOS (Microsoft Disk Operation System — дисковая операционная система, разработанная в 1981 г. фирмой Microsoft) достаточно сложно — эта система управляется
ñпомощью команд. И эти команды пользователь должен помнить. Кроме того, их нужно правильно набрать. Разработано много оболочек над данной ОС, позволяющих упростить управление ею. В первую очередь это знаменитая оболочка Norton Commander (коммандер Нортон). Широко используются оболочки для создания среды программирования. Под средой программирования понимается совокупность технических и программных средств, в которых функционирует система (объект). Например, фирма Borland для работы с языками Паскаль, Си, Пролог разработала оболочку и включила ее в состав языка программирования, что значительно упрощает процесс программирования. Имеется тенденция так разработать ОП, чтобы оболочки не были нужны.
Программные средства ведения баз данных. Ведение БД — это процесс поддержания базы данных, системы в актуальном состоянии, т. е. постоянное, полное и своевременное внесение в БД всех изменений. Программное средство (ПС) (îò àíãë. software tools) — это программы, которые обеспечивают работу
ñкомпьютером и включают в себя утилиты, редакторы, компиляторы и пр.
Программные средства ведения диалога — это ПС, осуществ-
ляющие режим прямого взаимодействия между пользователем и компьютером, между компьютерами в сети или между компьютером и периферийным устройством, при котором связь между взаимодействующими системами не прерывается. Диалоговый режим часто называют интерактивным режимом èëè
режимом on-line.
Программные средства, расширяющие возможности ОС, —
это ПС, расширяющие возможности таких операционных систем, которые обеспечивают функционирование ЭВМ различ- ных конфигураций. К ним относятся пакеты, обеспечивающие работу многомашинных комплексов типовых конфигураций, диалоговые системы, системы для работы в реальном масштабе времени, удаленную пакетную обработку.
Программные средства защиты информации — это развитые
программные комплексы, обеспечивающие защиту информа-
170