20

ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ СМЕННАЯ ШКОЛА № 7

РЕФЕРАТ

по информатике

ТЕМА :

« ВНЕШНИЕ УСТРОЙСТВА ЭВМ »

4

ученица 11 класса

Данченко Виктория

СОДЕРЖАНИЕ:

1. Функциональное назначение внешних устройств.............стр.3

2. Внешние запоминающие устройства...............................стр.3

3. Устройства ввода-вывода информации.............................стр.6

4. Устройства непосредственного взаимодействия с

ЭВМ..........................................................................................стр.9

5. Клавиатура...........................................................................стр.12

6. Дисплей................................................................................стр.13

7. Манипуляторы....................................................................стр.14

8. Печатающие устройства....................................................стр.16

9. Библиография.....................................................................стр.20

1. Функциональное назначение внешних устройств.

Внешние устройства по функциональному назначению можно разделить на три группы:¹

• внешние запоминающие устройства, предназначенные для хранения больших массивов информации;

• устройства ввода-вывода информации;

• устройства непосредственного взаимодействия с ЭВМ.

Эффективность использования ПЭВМ в большой степени определяется количеством и типами внешних устройств, которые могут применяться в ее составе. Внешние устройства обеспечивают взаимодействие пользователя с ПЭВМ. Широкая номенклатура внешних устройств, разнообразие их технико-эксплуатационных и экономических характеристик дают возможность пользователю выбрать такие конфигурации ПЭВМ, которые в наибольшей мере соответствуют его потребностям и обеспечивают рациональное решение его задач.

Внешние устройства составляют до 80% стоимости ПЭВМ и оказывают значительное (иногда даже решающее) влияние на характеристики машины в целом.

Конструктивно каждая модель ПЭВМ имеет так называемый "базовый набор" внешних устройств - клавиатуру, дисплей, НЖМД и один или два НГМД, составляющий вместе с систем­ным блоком "базовую конфигурацию" этой модели. Пользо­ватель, как правило, сам подбирает желательное ему печатаю­щие устройство. В случае необходимости к ПЭВМ могут подклю­чаться также дополнительные внешние устройства, например, сканеры, стриммеры, плоттеры или диджитайзеры.² В последние годы многие фирмы прилагают значительные усилия для разработки совершенно новых видов внешних устройств, ориентированных на стремительно растущие запросы пользова­телей, в частности, для приложений в области мультимедиа.

2. Внешние запоминающие устройства.

Внешние запоминающие устройства. Эти устройства обеспе­чивают хранение больших массивов информации. Они относи­тельно недороги, но обладают значительно меньшим быстро­действием, чем устройства внутренней памяти ЭВМ. Наиболее широкое распространение получили ВЗУ на магнитных носи­телях (лентах и дисках).

Магнитная лента (МЛ) - это эластичная основа из пластмассо­вого материала, на которую наносится магнитное покрытие. Магнитные диски могут быть жесткими и гибкими. Жесткие магнитные диски изготавливаются из алюминиевых сплавов и покрываются ферролаком или металлической пленкой на основе никеля, кобальта, вольфрама.

Гибкие магнитные диски (ГМД) создаются на пластмассовой основе с магнитным покрытием.

Запись информации производится при движении магнитного носителя под магнитной головкой, в результате чего изменяет­ся состояние намагниченности участка магнитного материала. Считывание записанной информации осуществляется с помощью головки считывания. Данные могут одновременно записываться на нескольких параллельных дорожках при наличии соответствующего числа магнитных дорожек.

Емкость ВЗУ зависит от плотности записи, т.е. от количества информации, размещенной на единице площади поверхности рабочего слоя носителя.

Данные записываются на магнитные носители в последо­вательной или последовательно-параллельной форме. При последовательной форме записи машинные слова размещаются на одной дорожке - разряд за разрядом. При последователь­но-параллельном способе записи слова разбиваются на строки, называемые кадрами или слогами, разряды, которых распола­гаются на нескольких магнитных дорожках поперек движения носителя. Группа машинных слов, записанных на магнитном носителе без промежутков, образует блок данных. Место, зани­маемое одним блоком на носителе, называется зоной. Каждая зона нумеруется. Зоны разделяются межзонными промежут­ками.

Совокупность упорядоченных записей, объединенных по некоторому признаку (т.е. по содержанию), хранится на магнит­ных носителях в виде файлов. Файлы могут иметь переменную длину. Группа файлов образует том, который обозначает стандартный для соответствующего накопителя носитель информации, например для НМЛ - это катушка магнитной ленты.

В зависимости от способа поиска информации на магнитном носителе различают два типа ВЗУ: накопители с последова­тельной и прямой выборкой. К первому типу относятся нако­пители на МЛ (НМЛ), так как данные на магнитной ленте размещаются упорядоченно в последовательном виде. Накопи­телями на магнитных дисках (НМД) являются ВЗУ с прямым доступом, так как они обеспечивают возможность непосредст­венного обращения к данным. Это связано с тем, что каждая запись на диске имеет свой адрес, по которому осуществляется прямой доступ и к данным. Среднее время доступа к данным в НМД значительно меньше, чем в НМЛ с последовательной выборкой.

Магнитные ленты бывают катушечными и кассетными. Катушечная МЛ имеет ширину 12,7 мм. Длина МЛ, размещае­мой на катушке, может колебаться от 90 до 750 м. В нескольких метрах от начала и конца МЛ на катушке со стороны подложки приклеиваются маркеры из тонкой фольги или металлизи­рованного пластика, которые называются маркерами начала ленты (НЛ) и конца (КЛ). Запись производится по девяти дорожкам. Стандартная плотность записи - от 8 до 243 бит/мм. Максимальный объем информации в сменной катушке дости­гает 500 Мбайт. Катушечные НМЛ применяются в больших ЭВМ. Кассетные НМЛ используются в микроЭВМ. Кассетная МЛ имеет ширину 3,71 мм. Емкость кассеты при 2048 зонах равна 5 Мбит.³ При этом информация записывается на двух или четырех дорожках.

НМЛ характеризуются большой емкостью, низкой стоимостью хранения информации; обеспечивают возможность многократ­ной записи и считывания данных и длительного хранения информации. Основным недостатком НМЛ является: большое время поиска данных, сравнительно невысокая скорость обмена информацией и недостаточная надежность.

Накопители на магнитных дисках бывают с жесткими и гибкими, постоянными или сменными дисками.

Жесткие диски, используемые в больших ЭВМ, выпускаются в виде пакетов, насаженных на одном валу дисков. Запись информации производится последовательным кодом на концентрические дорожки на поверхности диска. Дорожки одного и того же диаметра на разных дисках образуют концент­рические круговые цилиндры. Количество цилиндров опре­деляется числом концентрических окружностей на диске. Расположение файла на одном цилиндре обеспечивает поиск и обработку записей, входящих в файл, без радикального перемещения головок. Начало дорожки указывается с помощью метки начала оборота, представляющей собой отверстие на одном из дисков пакета.

Накопители на магнитных дисках делятся на две группы: НМД на сменных магнитных дисках (НСМД) и НМД на постоян­ных магнитных дисках (НПМД).

Сменные пакеты позволяют наращивать емкость внешней памяти, а также обмениваться пакетами дисков между различ­ными вычислительными системами без перезаписи инфор­мации.

В настоящее время наибольшее распространение получили накопители на жестких дисках, изготовленные по технологии типа "винчестер". Их основная особенность - герметизация накопителя, которая достигается использованием единого блока "головка-носитель". Герметически закрытый пакет дисков устанавливается в ЭВМ однократно. Такая конструкция позволила значительно улучшить технико-эксплуатационные характеристики НМД. Благодаря уменьшению зазора между диском и головкой удалось повысить плотность записи ин­формации. Бесконтактная запись обеспечивает высокую скорость вращения носителя, что значительно увеличивает быстродействие НМД при записи и считывании информации.

Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) типа "винчестер" выпускаются с максимальной емкостью не ме­нее 1 Гбайт. При скорости вращения дисков 3600 об/мин достигается передача информации со скоростью до 5 Мбайт/с.

Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) характе­ризуются малыми размерами и низкой стоимостью. Они весьма удобны и просты в эксплуатации. НГМД имеют достаточно большую емкость (в пределах от 100 Кбайт до 20 Мбайт).⁴

НГМД бывают односторонними и двусторонними в зависи­мости от количества поверхностей, которые используются для записи информации.

Емкость НГМД зависит от плотности записи информации. Применение поперечной записи информации с плотностью до 15 дорожек на 1 мм позволяет иметь на дискете диаметром 133 мм неформатную емкость 6,6 Мбайт.

Гибкие магнитные диски, или дискеты, выпускаются диаметром 8 дюймов (203 мм), 5,25 дюйма (133 мм), 3,5 дюйма (8,9 мм) и 3 дюйма (7,6 мм).

Гибкий диск постоянно находится в пластиковом чехле. Привод зажимает центр диска и вращает диск внутри чехла. Прорезь в чехле обеспечивает доступ головки записи-чтения к концентрическим дорожкам. Вторая прорезь позволяет оптически воспринимать индексное отверстие на диске, которое отмечает начальную точку каждой дорожки. На чехол диска, на который разрешена запись, помещается отражающая этикетка. Схема "записи" привода диска автоматически отключается, если на диске нет отражающей этикетки.

Частота вращения диска 360 об/мин. Обмен данными с диском осуществляется побитно с номинальной скоростью 250 000 бит/с.⁵ Обмен начинается, когда головка записи-чтения подведена к нужной ячейке конкретной дорожки; для обмена данными головка опускается и приводится в соприкосновение с поверхностью диска. Головка записи-чтения контактирует с гибким диском, поэтому и головка, и диск подвержены износу. НГМД менее надежен, чем дисковый накопитель с плавающи­ми головками.

Весьма перспективным направлением развития новых типов ВЗУ является создание внешней памяти на оптических дисках. Принцип действия ВЗУ на оптических дисках основан на использовании свойств некоторых материалов изменять свое физическое состояние под влиянием лазерного луча. Физи­ческой средой оптических дисков, изменяющейся под воздейст­вием лазерного луча различной интенсивности излучения, является тонкая светочувствительная пленка (например, теллуровая или золотая), которая наносится на стеклянные или пластмассовые диски. Оптические диски имеют самую высокую плотность записи информации, высокую надежность и доста­точно большое быстродействие.

Выпускаемые промышленностью оптические диски имеют заранее подготовленные дорожки и жесткий формат разметки.

Применение оптических дисков достаточно велико: настоль­ное издательство, системы компьютерного проектирования, большие базы данных, хранение конфиденциальной информа­ции, сложные игровые системы и т.п.

Диски однократной записи диаметром 300 мм обладают емкостью памяти свыше 1,8 Гбайт на сторону, при диаметре диска 120 мм - емкость 540 Мбайт. Фирмой Verbatim, например, выпускаются 5,25-дюймовые перезаписываемые оптические диски емкостью от 600 Мбайт до 1,3 Гбайт с очень высокой надежностью. Скорость считывания достигает 5 Мбит/с.

Накопители с неподвижными носителями информации характеризуются высокими показателями надежности и быстродействия, так как они не имеют механических подвиж­ных узлов. К таким накопителям относятся ЗУ на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД). Эти устройства энергонеза­висимы, информация на них сохраняется и при снятии поля намагниченности. В одном корпусе обычно размещаются кристалл с магнитной пленкой размером около 10х10 мм и источник поля. Информационная емкость такого элемента составляет десятки мегабайт. ВЗУ на ЦМД может включать до 500 подобных элементов. Однако быстродействие ЗУ на ЦМД пока сравнительно низко, а конструкция достаточно сложна, в связи с чем такие устройства пока не нашли широкого распрост­ранения.

Устройства ввода-вывода могут использовать машинные носители информации или работать непосредственно с доку­ментом.

Накопители на гибких дисках служат для хранения программ и данных небольшого объема и удобны для перенесения информации с одной ПЭВМ на другую.

На рабочей поверхности диска (дискеты) по концентри­ческим окружностям, размещенным на определенном рас­стоянии от центрального отверстия, записываются данные. Стандартный формат дискеты для IBM PC и совместимых с ней ПЭВМ имеет 40 (80) дорожек.⁶ Каждая дорожка разделена на части, называемые "секторами" или "записями". Секторы представляют собой основную единицу хранения информации на дискете. При чтении или записи устройство всегда считывает или записывает целое число секторов независимо от объема запрашиваемой информации.

Емкость сектора (число байтов или слов) - основная характе­ристика формата данных на носителе. Она определяется наименьшим количеством данных, которое может быть считано или записано на дискету за одну операцию ввода-вывода.

Данные на дискете могут размещаться как на одной стороне, так и на двух ее сторонах.

Важной характеристикой дискеты является плотность записи. Дискеты могут быть с одинарной, двойной и повышен­ной (учетверенной) плотностью записи. При одинарной плот­ности записи на двусторонней дискете диаметром 5,25 дюйма сохраняется до 780 Кбайт, а при повышенной плотности записи емкость НГМД составляет до 1,2 Мбайт.

Существуют два способа разбивки (разметки) дорожек на секторы: фиксированный (или аппаратный) и программный. Если размер сектора задан жестко и определяется механически­ми характеристиками устройства, такая разметка называется фиксированной. При фиксированной разметке индексные отверстия, расположенные по кругу, обозначают начало каждого сектора и, следовательно, его положение на дискете точно определено.

Для стандартных дискет ПЭВМ размером 133 мм (5,25 дюйма) расположение дорожек на дискете и число сторон неизменны: они определяются характеристиками самих дискет. Однако количество секторов на дорожке и их размер могут опреде­ляться программно в процессе разметки (форматирования). Именно поэтому гибкие диски называют также дисками с программной разметкой секторов (soft-sector). Форматирование выполняется либо программами операционной системы, либо программами BIOS.

Размер сектора 5,25-дюймового диска, поддерживаемого системой BIOS, может составлять 128,256,512 и 1024 байт.

В последние годы широкое распространение получили НГМД диаметром 3 дюйма. Их емкость достигает 1,44 Мбайт. Достоин­ством этих НГМД по сравнению с 5,25-дюймовыми дискетами являются не только большая компактность, но и наличие жесткого пластикового корпуса со специальной металлической сдвигающейся крышкой, защищающего рабочие поверхности дискеты от загрязнения и механических повреждений. Спе­циальные сдвигающиеся рычажки на корпусе дискеты обеспе­чивают ее механическую защиту от записи.

Как правило, современные настольные ПЭВМ имеют ВЗУ для обоих типов дискет, а портативные - лишь для 3-дюймовых.

Накопители на жестких магнитных дисках ("винчестер") содержат несколько дисков, объединенных в пакет. Чаще всего такой пакет включает 4-6 дисков диаметром 5,25 или (в порта­тивных ПЭВМ) 3 дюйма. НЖМД является несменяемым, располагается внутри системного блока.

В НЖМД магнитные головки, объединенные в блок, пере­мещаются одновременно в радиальном направлении по отно­шению к дискам. Дорожки с одинаковыми номерами на разных поверхностях дисков образуют цилиндр. Цилиндр имеет тот же номер, что и объединенные им дорожки. Любой диск имеет физический и логический формат. Физический формат диска определяет размер сектора (в байтах), число секторов на дорожке (или - для жестких дисков -в цилиндре), число дорожек (цилиндров) и число сторон.

Логический формат диска задает способ организации информации на диске и фиксирует размещение информации различных типов.

В отличие от гибких дисков, физический и логический форматы которых устанавливаются в процессе форматирования дискеты, жесткие диски поступают к потребителю с определен­ным физическим форматом. Логическая структура жесткого диска устанавливается пользователем, причем это должно быть сделано до применения этого диска операционной системой. Установка логической структуры диска выполняется в два этапа. Сначала жесткий диск разбивается на части, каждая из которых может использоваться своей операционной системой. Далее каждую' из этих частей необходимо отформатировать в соответствии с требованиями той операционной системы, для которой она предназначена.

Наиболее часто применяются форматы данных, соответствую­щие фиксированным числам секторов на одной дорожке, например, форматы с 17 или 32 секторами на дорожке. При этом емкость информации в одном секторе колеблется от 512 до 1024 байт.⁷

Для организации хранения и учета данных на диске можно использовать различные схемы, каждая из которых имеет свои достоинства и недостатки с точки зрения эффективности использования пространства памяти диска, скорости доступа, безопасности и качества хранения данных.

В настоящее времяянаиболее распространены НЖМД ем­костью от 80 до 2400 Мбайт. Вместе с тем нередкими стали конфигурации ПЭВМ, включающие НЖМД типа "винчестер" емкостью в 500 Мбайт и даже в 1 Гбайт.

Важным параметром для пользователя являетсяявремя доступа, характеризующее скорость чтения и записи инфор­мации на диски. Для наиболее распространенных НЖМД оно колеблетсяяот 14 до 70 мкс. Реальная скорость работы НЖМД в большой степени зависит от типа используемой программы. Так, обработка больших массивов информации, требующая многократного поиска одиночных сведений, может неожиданно для пользователя занять весьма значительное время. Еще более продолжительной может оказаться обработка сложных изображений.

Расширение внешней памяти достигается подключением к системному блоку стриммера. Стриммер - это устройство для быстрой перезаписи данных с жесткого диска на магнитную ленту. Обычно емкость стриммера колеблется от 80 до 525 Мбайт.

В последние годы появились устройства для хранения информации на оптических (лазерных) дисках» Их емкость измеряется гигабайтами и даже десятками гигабайт, однако в большинстве случаев такие диски не допускают перезаписывания, поэтому используются для храненияяпостоянной инфор­мации (например, сложных компьютерных игр с высокоразвитой графикой).