Ильин А.А., Евсюков В.В., Ильин Р.А. Информатика

Подождите немного. Документ загружается.

–

составе. Для разделения логических 0 и 1 используются синусоиды с

различной частотой.

Модемы могут быть реализованы как полностью аппаратным способом

(все функции модема выполняются входящими в его состав функциональными

блоками), так и в комбинированном варианте в виде, так называемого,

программного модема (часть функций выполняется непосредственно

процессором компьютера). Выпускаются аппаратные и программные (только

внутреннее исполнение) модемы.

Модем позволяет пользователю компьютера получить удаленный доступ,

обеспечивающий обмен файлами между расположенными на большом

расстоянии компьютерами, участвовать в тематических конференциях сети

FIDOnet, обмениваться электронной почтой и использовать ресурсы сети

Интернет и др.

Основными техническими параметрами модемов являются:

• форм-фактор, определяющий класс модема: внешний, внутренний или

в виде PC Card;

• поддерживаемые протоколы, определяющие максимально

достижимую скорость обмена данными;

• реализация факсовых и голосовых функций;

• адаптация к отечественным линиям связи.

Модемы подразделяются на внешние и внутренние.

Внешний модем выполняется в виде самостоятельного устройства и

подключается к компьютеру посредстом USB- или СОМ-порт. Он дороже по

сравнению с внутренним модемом, имеет полезные

индикаторы для контроля

его состояния. Внутренний модем реализуется в виде небольшой платы,

устанавливаемой непосредственно в разъем системной платы.

Различают три типа модемных протоколов по их функциональному

назначению:

• протоколы передачи данных, определяющих скорость передачи

данных;

• протоколы коррекции ошибок, обеспечивающие исправление

неизбежных телекоммуникационных ошибок;

• протоколы сжатия, ориентированные на динамическое

сжатие/распаковку данных с целью сокращения общего времени их передачи.

Современные протоколы передачи динамически адаптируются к

состоянию линий связи, обеспечивая передачу данных на более высокой

скорости при повышении качества линий связи (на момент передачи). Наиболее

скоростной протокол V.92, ориентированный на скорость передачи 56 Кбит/с.

Однако эта скорость может достигаться только при передаче

данных от

телефонной станции к пользователю (абоненту), максимальная скорость для

исходящего от пользователя потока данных будет ограничена 33,6 Кбит/с

–

(соответствует протоколу V.34+). Часто скорость передачи определяют в бодах,

характеризуемых количеством передаваемых в секунду битов (эквивалентно

33,6 Кбит/с и 33,6 Кбод).

Современные модемы имеют аппаратно реализованную функцию MNP-

коррекции (популярным является стандарт MNP5), обеспечивающей

аппаратное сжатие данных и исправление ошибок передачи (в программных

модемах эта функция выполняется специализированной программой).

У факс-модема по сравнению

с простым модемом имеются

дополнительно возможности приема и передачи факсимильных сообщений.

Большинство выпускаемых модемов являются факс-модемами, однако на

практике их принято называть модемами.

В области применения модемов одним из направлений развития является

решение DSVD (Digital Simultaneous Voice and Date – одновременный

цифровой голос и данные), позволяющее в режиме on-line комментировать

передаваемые данные (т.е. параллельно разговаривать).

Интеграция модема в системную плату компьютера на этапе ее

изготовления практически не имеет смысла из-за существенных различий в

стандартах национальных телефонных систем (это объясняет невозможность

использования встроенных в импортные ноутбуки модемов на отечественных

линиях связи).

Известными производителями модемов, зарекомендовавших себя на

отечественных линиях, являются 3Com U.S.Robotics, ZyXEL, Motorola, Zооm,

Acorp, D-LinK и другие.

2.3.9. СКАНЕРЫ

Сканеры являются устройствами ввода информации в компьютер

непосредственно с бумажного носителя (документа). С его помощью можно

ввести тексты схемы таблицы графики рисунки фотографии и т.п. При этом

сканер независимо от вида вводимого изображения передает в компьютер

электронный образ изображения в виде битовой карты. В процессе

сканирования изображение представляется в виде

упорядоченной совокупности

точек (массива строк и столбцов) аналогично изображению на экране дисплея.

Выпускаемые в последние годы сканеры представлены цветными моделями;

поэтому в них описание каждой точки формируется кодом, состоящим из трех

частей. В соответствии с цветовой моделью RGB, каждая часть кода

представляет собой интенсивность одного из базовых цветов. Для современных

моделей

характерно использование кодов с разрядностью 36 или 48 (один цвет

кодируется соответственно 12 или 16 разрядами). С целью уменьшения объема

требуемой для хранения сложных изображений памяти (по сравнению с

битовой картой) используют стандарты, обеспечивающие значительную

степень сжатия изображений, например TIFF, GIF, JPEG.

–

Основными техническими параметрами сканеров являются:

• разрешающая способность, определяемая количеством точек на дюйм

(отдельно по горизонтали и вертикали);

• глубина цвета, задаваемая разрядностью кода;

• максимальный формат сканируемого изображения;

• скорость сканирования.

Для современных моделей характерна разрешающая способность не ниже

600 × 1200 dpi. Более высокие значения параметров соответствуют более

высокому классу устройств

. Следует отметить, что данный параметр

соответствует так называемому оптическому разрешению, обеспечиваемому

непосредственно аппаратными средствами (реализованной программным

способом интерполяцией можно несколько повысить разрешение).

По конструктивным особенностям сканеры подразделяют на ручные,

планшетные и рулонные.

Ручные сканеры предназначены для ввода изображений малого размера

(обычно для ввода фотографий 10 × 15 см.). При сканировании его необходимо

перемещать с постоянной скоростью по оригиналу изображения. Имеется

возможность программной “склейки” большого изображения из нескольких

изображений меньшего размера.

Планшетные сканеры являются наиболее распространенным типом устройств,

как правило, с возможностью ввода изображений формата А4. В них в процессе

сканирования специальная считывающая головка перемещается вдоль

неподвижного оригинала изображения. Они имеют более высокие значения

технических параметров, что позволяет обеспечить ввод сложных изображений

с высоким качеством.

Сканеры рулонного типа используются в основном для

ввода изображений с

листовых форм большого размера. В них в процессе сканирования оригинал

изображения перемещается относительно сканирующей головки.

Отсканированные текстовые изображения изначально вводятся в

компьютер также в виде битовой карты. Для преобразования графической

формы текста в символьную используются специализированные программы

распознавания символов (OCR – Optical Character Recognition), реализующие

сложные алгоритмы распознавания образов. Наиболее распространенным

продуктом

такого рода является программа Fine Reader. Результатом работы

программы является файл, в котором отсканированный текст представлен

набором символов в кодировке ASCII, что позволяет далее работать с ним в

текстовом редакторе.

Основным направлением развития сканеров является увеличение их

разрешающей способности при большой глубине цвета. Большую часть

продаваемых сканеров формируют модели с разрешением 600 × 1200 и

–

1200 × 2400 dpi при глубине цвета в 48 разрядов. В ряде моделей

обеспечивается разрешение 2400 × 4800 dpi.

Многие современные модели оснащаются специализированным слайд-

модулем, позволяющим сканировать слайды (фотопленки). Однако качество

такой технологии оцифровки слайдов относительно невысокое.

Профессиональные требования к сканированию слайдов выдерживают только

специализированные дорогостоящие модели сканеров с высоким разрешением.

Подключение сканеров к компьютерам обычно

осуществляется

посредством USB-порта, в ряде моделелей имеется выход для связи с LPT–

портом или интерфейсом SCSI.

Основными производителями сканеров широкого применения являются

фирмы: Canon, Epson, HP, Genius, AGFA и др.

2.3.10. КЛАВИАТУРЫ

Клавиатура является основным устройством ввода данных и управления

компьютером со стороны пользователя. В значительной степени она влияет на

комфортность работы пользователя.

Большинство клавиатур выполнено в двух стандартах: с 104 клавишами

(адаптация под ОС Windows) и с 101 клавишей (более старый стандарт). В ряде

моделей возможно появление трекбола (track ball) для управления курсором на

экране дисплея,

небольшого плоского экрана и др. В общем случае клавиатура

состоит из совокупности клавиш, контроллера клавиатуры и буферной памяти.

Контроллер осуществляет периодический опрос клавиш, при нажатии и

отпускании любой клавиши фиксирует ее индивидуальный scan-код в

буферной памяти клавиатуры и инициируется формирование запроса на

прерывание для передачи этого кода в системный блок. При

обслуживании

прерывания драйвер клавиатуры осуществляет преобразование scan-кода в

конкретный ASCII-код компьютера с его размещением в соответствующей

области ОЗУ. Несмотря на наличие на клавиатуре только сотни клавиш с нее в

компьютер можно передать 256 различных кодов. Эта возможность

обеспечивается за счет программной интерпретации кодов нажимаемых

клавиш. При этом определяющая роль отводится ряду

служебных клавиш, в

том числе, клавишам Alt, Ctrl, Shift. В процессе замены scan-кода ASCII-кодом

предварительно оценивается состояние (нажато/отпущено) этих служебных

клавиш и с учетом этого фактора конкретная клавиша может обеспечить ввод

либо кириллицы, либо латиницы, прописной или строчной буквы. За рядом

клавиш в пользовательских приложениях закрепляется определенное

функциональное назначение, например клавиша F1 используется для

вызова

контекстной подсказки на экран дисплея. При нажатой клавише Alt цифровыми

клавишами можно ввести любой код от 0 до 255.

–

Основными производителями клавиатур являются Microsoft, Logitech,

Cherry, Chicony, BTC и другие.

2.3.11. МАНИПУЛЯТОРЫ

Мышь является основным устройством управления при реализации

диалогового взаимодействия пользователя с компьютером при работе как с

современным системным программным обеспечением, так и с приложениями,

имеющими развитой графический интерфейс. Мышь является устройством

ввода, позволяющим управлять перемещениями курсора по экрану дисплея и в

нужные моменты времени при нажатии ее клавиши инициировать

формирование сигнала

прерывания, обрабатываемого драйвером мыши. В

зависимости от характера текущей выполняемой программы нажатие кнопки

мыши может вызывать выполнение любых, заранее предопределенных этой

программой действий.

Стандартная двухкнопочная мышь с оптико-механическим принципом

действия содержит в себе простой контроллер и систему отслеживания

поворота находящегося внутри массивного шарика. При перемещении мыши по

поверхности коврика (

стола) два электромеханических датчика фиксируют

углы поворота шарика в прямоугольной системе координат, соответствующей

осям X иY на экране дисплея. Изменение сигналов с выходов датчиков

(представляются в виде количества импульсов) драйвером преобразуются в

перемещения курсора на экране дисплея. Как правило, нажатие левой кнопки в

пользовательских приложениях связывают с запуском тех или иных

операций, а

правой - для их останова (отмены).

В ряде моделей сверху встроено небольшое колесо, используемое для

быстрой прокрутки (скролинга) изображения на экране дисплея.

Подключение мыши к компьютеру осуществляется обычно к COM, PS/2

или USB-порту.

Основными производителями устройств являются Microsoft, Logitech,

Genius и другие.

2.4. ПЕРСОНАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ: НАЗНАЧЕНИЕ,

КЛАССИФИКАЦИЯ И ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ

Персональный компьютер (ПК) - универсальная настольная или

переносная ЭВМ, все ресурсы которой при работе находятся в распоряжении

пользователя. В большинстве случаев решение вопросов настройки и установки

программного обеспечения на ПК осуществляется самим пользователем (без

привлечения специалистов).

Для ПК в целом характерны следующие особенности:

–

• универсальный характер решаемых на них задач в различных

прикладных областях;

• гибкость архитектуры, позволяющей изменять конфигурацию

компьютера с целью расширения функциональных возможностей, включая

выход в компьютерные информационные сети, и повышения

производительности;

• дружественность пользовательского интерфейса;

• небольшие габариты и низкие требования к условиям эксплуатации;

• высокая надежность;

• относительно невысокая

стоимость, приемлемая для индивидуального

потребителя и др.

История развития ПК во многом связана с развитием микропроцессоров.

В 1971 году сотрудниками фирмы Intel был создан первый

микроэлектронный аналог процессора ЭВМ – микропроцессор i4004 (с 4-

разрядной шиной данных). Изобретение микропроцессора сегодня по

значимости и степени влияния на человечество приравнивают к появлению

телефона, аэроплана и электрической лампочки.

Более производительный

вариант – легендарный 8-разрядный микропроцессор i8080 был разработан в

1974 году. Его удачная архитектура оказала большое влияние на последующее

развитие микропроцессоров. Первое поколение персональных компьютеров на

базе 8-разрядных микропроцессоров выпускалось в конце семидесятых годов

рядом фирм. Среди 16-разрядных моделей наибольшую популярность имел

микропроцессор i8086 (разработан в 1982 году), послуживший основой

персональных компьютеров, выпускаемых

с начала восьмидесятых годов в

различных странах мира. Стандартом для них стала архитектура

персонального компьютера IBM PC (Personal Computer) фирмы IBM (первая

модель IBM PC с микропроцессором i8088 выпущена в 1981 году, т.е. более 20

лет назад). В этом компьютере впервые была реализована открытая

архитектура, позволяющая наращивать вычислительную мощность

компьютера посредством установки дополнительных устройств. Ряд фирм

создавали собственные варианты

компьютеров, однако последующее развитие

линии персональных компьютеров осуществлялось на базе развития идей,

положенных в основу IBM PC. В последующие годы многие

специализирующиеся в области вычислительной техники фирмы вынуждены

были создавать компьютеры, совместимые с IBM PC. В дальнейшем созданные

в фирме IBM компьютеры пополнялись новыми более производительными

моделями на основе микропроцессоров i80186 (имел расширенную систему

команд), широко

распространенной модели i80286 (32-разрядная), переходной

модели i80386 к многочисленному семейству моделей клона i486 (внутри

микросхемы реализованы математический сопроцессор и кэш-память). В 1993

году был выпущен микропроцессор нового поколения Pentium, имеющий 64-

–

разрядную шину данных, 32-разрядную адресную шину, суперскалярную

архитектуру, позволяющую выполнять две команды за один машинный такт,

механизм динамического исполнения команд (реализует возможность

фактического изменения порядка выполнения команд). Затем последовала

разработка микропроцессора повышенной надежности Pentium Pro (кэш-память

второго уровня внутри кристалла), микропроцессора Pentium с технологией

MMX для поддержки функций мультимедиа, более производительных моделей

Pentium II (также

и их упрощенных моделей с названием Celeron) и Pentium III.

Наконец в 2001 году выпущен микропроцессор Pentium 4, являющийся

наиболее производительной моделью семейства микропроцессоров фирмы

Intel, вобравшей в себя наиболее перспективные и потенциально достижимые

решения в области микропроцессоров. Следует отметить, что каждая из

приведенных моделей современных микропроцессоров имеет по целому ряду

модификаций, отличающихся друг от друга различными

значениями тактовой

частоты, а, следовательно, и производительностью. Два последних десятилетия

прошли при доминировании микропроцессоров фирмы Intel.

Основным конкурентом Intel в течение многих лет является фирма AMD.

Характерной особенностью большинства выпускаемых фирмой AMD

микропроцессоров является их значительно более низкая цена (снижение

порядка 20%-30%) по сравнению с аналогичными моделями фирмы Intel.

Следует отметить, что несмотря на различия в реализованных фирмами в своих

микропроцессорах технических решений (в том числе и других фирм –

производителей микропроцессоров Cyrix, IBM, Texas Instruments и др.), как

правило, они обеспечивают полную совместимость

с имеющимся программным

обеспечением. Известными и широко распространенными, в том числе и в

России, моделями фирмы AMD являются микропроцессоры AMD-K5 (аналог

микропроцессора Pentium), AMD-K6 (Pentium II), AMD K6-III (Pentium III).

Наиболее производительной моделью фирмы AMD являются процессоры

Athlon XP 2100+ (с реальной тактовой частотой 1.733 ГГц и эффективной

частотой – 2100 ГГц), реализующие наиболее перспективные технологии

(раздел 1.6).

Помимо клона микропроцессоров фирмы Intel вторым по популярности

являются микропроцессоры клона

DEC (Digital Equipment Corporation),

используемых, в частности, в известных персональных компьютерах Macintosh

фирмы Apple.

Отечественные ПК, как правило, собираются из импортных

комплектующих и поддерживают линию IBM-совместимых компьютеров.

С учетом особенностей развития микропроцессоров персональные

компьютеры классифицируют по поколениям на основе разрядности шины

данных:

–

• ПК 1-го поколения – с использованием 8-разрядных

микропроцессоров (Apple II, Spectrum и др.);

• ПК 2-го поколения – с 16-разрядными микропроцессорами (IBM

PC/XT, IBM PC/AT и др.);

• ПК 3-го поколения – с 32-разрядными микропроцессорами (IBM PC

на микропроцессорах 80386 и 80486 и др.);

• ПК 4-го поколения – с 64-разрядными микропроцессорами (IBM PC

на микропроцессорах от Pentium до Pentium 4 и др.).

Однако подобная ясная классификация

на основе одного критерия –

разрядности шины данных - совершенно не учитывает имеющие место

огромные изменения в производительности между различными моделями

единого семейства, например Pentium. Со стороны производителей

микропроцессоров, с учетом всей совокупности технических особенностей

устройств (разрядности шин данных и адреса, тактовой частоты шины,

внутренней частоты процессора, объема и структуры кэш-памяти, технологии

изготовления и т.п.), принято считать, что к настоящему времени в истории

создания микропроцессоров выделяются семь поколений:

1-е поколение: Intel 8088 (год начала выпуска – 1979), Intel 8086 (1978);

2-е поколение: Intel 80286 (1982);

3-е поколение: Intel 80386DX (1985), Intel 386SX (1988);

4-е поколение: Intel 80486DX/SX (1989), Intel 80486DX2 (1992),

Intel 80486DX4 (1994);

5-е поколение: Intel Pentium (1993), Intel Pentium MMX (1997);

6-е поколение: Intel Pentium Pro (1995), Intel Pentium II (1997),

Intel Pentium III (1999);

7-е поколение: AMD Athlon (1999), Intel Pentium 4 (2000).

Приведенная классификация в основном содержит модели линейки

процессоров х86 фирмы Intel, являющихся

образцами для аналогичных

разработок других фирм. Однако впервые реальный переход к новому

поколению микропроцессоров – седьмому поколению – начала не фирма Intel,

ранее господствовавшая на рынке микропроцессоров, а фирма AMD. С этого

времени AMD наряду с Intel в существенной степени определяют направление

дальнейшего развития в области разработки микропроцессоров.

В большинстве случаев главным критерием при выборе процессора

является его производительность, которая определяется произведением

тактовой частоты процессора и количеством операций, выполняемых за один

такт IPQ (Instructions per Cycle). Однако значение IPQ сильно зависит от

характера используемого программного обеспечения, причем по-разному для

процессоров с различной архитектурой. Поэтому для сравнения процессоров

используется обычно некий набор тестов, охватывающий основные типы

существующих программных продуктов. По результатам многочисленных

–

тестирований соответствующие процессоры фирм Intel и AMD обеспечивают

примерно равный уровень производительности. Фирма AMD в названии своих

новых разработок указывает эффективную частоту, аналогичную конкретной

тактовой частоте микропроцессора фирмы Intel, например, микропроцессор

Athlon XP 2000+ с реальной тактовой частотой 1666 МГц эквивалентен по

производительности микропроцессору Intel Pentium 4 с частотой 2,0 МГц.

По конструктивным особенностям персональные компьютеры

подразделяются на настольные (стационарные) компьютеры, ноутбуки

карманные компьютеры.

В последнее десятилетие по количеству экземпляров подавляющую часть

мирового парка ЭВМ составляют настольные ПК.

Структурная схема персонального компьютера с типовым набором

устройств приведена на рисунке 2.5. Стрелки указывают направления движения

передаваемых данных при работе устройств (передача информации от

контроллеров о состоянии управляемых ими устройств к микропроцессору на

схеме не

показана). При одинаковом обозначении контроллеров (К) на схеме,

каждый из них имеет специфическую организацию, определяемую

особенностями функционирования подключенных к ним устройств. На схеме

условно не показан интерфейс, через который клавиатура (Кл) подключается к

микропроцессору, и манипулятор мышь.

КЭШ-L1

ПРОЦЕССОР

КЭШ-

ОЗУ ПЗУ

Системная

шина

В линию

связи

Кл

В НОД

К К К К

Рис.2.5. Обобщенная структура ПК

–

При работе с приложениями в различных предметных областях состав

подключаемых устройств может в значительной степени изменяться как в

сторону их увеличения, так и в сторону уменьшения. Из внешних устройств в

состав структуры ПК включены: дисплей (Д), винчестер (В), накопитель на

оптических дисках (НОД), флоппи (Ф), принтер (П) и модем (М).

Конструктивно

приведенная структура компьютера реализуется в виде

нескольких, связанных кабелями устройств: системного блока, дисплея,

принтера и клавиатуры. Модем в зависимости от типа (внутренний или

внешний) может находиться либо внутри системного блока, либо снаружи.

Стандартными для ПК являются несколько типов корпусов системных

блоков: горизонтальные (Desktop, Slim) и вертикальные (Big Tower, Midi Tower,

Mini Tower). Корпуса с горизонтальным расположением характерны для

ПК с

маркой brand name (фирмы IBM, Compaq); они сложнее в обслуживании, но

лучше обеспечивают охлаждение внутренних устройств. Вертикальные корпуса

в соответствии со спецификациями системных плат имеют различные значения

форм-фактора: AT, ATX и Micro ATX. Два последних стандарта поддерживают

автоматическое включение/выключение компьютера (реализован ждущий

режим) и отличаются друг от друга размерами. Корпус ATX по размерам

больше других

корпусов.

ПК Macintosh реализован в едином корпусе (системный блок вместе с

дисплеем).

Ноутбук (note book) представляет собой переносной компьютер,

обладающий вычислительной мощностью и функциональными возможностями,

близкими к настольному варианту ПК. Для ноутбука характерна возможность

работы в течение нескольких часов без подключения к электрической сети

(длительность работы зависит от используемых при работе аппаратных

ресурсов

). Помимо автономного питания от заряжаемых батарей любой

ноутбук имеет возможность стационарной работы с питанием от сетевого

напряжения (посредством внешнего блока питания).

За несколько последних лет тактовая частота используемых в ноутбуках

процессоров увеличилась до 2 ГГц, емкость жестких дисков достигла 40 Гбайт,

широко стал использоваться чипсет Intel 815. Началось массовое производство

суперлегких ноутбуков массой 1,5 – 2,0 кг,

что приводит к вытеснению более

тяжеловесных моделей (первая модель портативного компьютера – OSBORN I -

появилась еще около двадцати лет назад). Улучшились их дизайн и эргономика.

Имеет место отказ от использования в ноутбуках COM-, LPT- и PS/2-портов и

переходу всей низкоскоростной периферии на USB-интерфейс. Для расширения

конфигурации ноутбука имеют интерфейс PCMCIA, позволяющий подключать

дополнительную память, сетевые адаптеры, модемы

, жесткие диски.

Одной из лучших на текущий момент времени является модель ноутбука

BLISS 5050 c процессором Pentium 4 и тактовой частотой 2,2 ГГц, ОЗУ 512