Ответы на экзаменационные вопросы по техническим средствам информатизации

Подождите немного. Документ загружается.

разрез кабеля

2) Устройства. различают устройства хабы (компоненты, способные обеспечить дополнительные точки подключения) и

функциональные устройства.

3) Хост контроллер. Является ведущим компонентом интерфейса. Его функции:

Следит за подключением и отключением устройств, организует управляющие потоки между устройством и хостом,

организует потоки данных между устройством и хостом, контролирует состояние устройств и ведет статистику

потребления, производит запитку устройства (не более 2.5 W).

Многие функции контроллера возложены на ОС (адресация устройств и их конфигурирование, управление процессами

передачи).

Хаб служит разветвителем шины, создавая дополнительные порты. Хаб должен следить за подключением и

отключением устройств, уведомления хоста об изменении.

Функциональное устройство – это конечная точка в топологии шины, с каждой возможен обмен данными.

Информация по шине USB передается пакетами 4-х видов:

1) Маркерные

2) Пакеты данных

3) Подтверждения

4) Специальные

Обмен данными осуществляется в 3-х режима (1.5; 15; 480 Mbit/sec).

Физические каналы связи организуются концентраторами и кабелями.

Электрический интерфейс USB использует дифференциальные сигналы.

Подключенные устройства могут быть запитаны по шине (порта) не более 2.5 W мощности.

Билет №35. Шина 1394 FireWire (горячий провод)

Этот интерфейс создан в 1995 году. К нему подключаются бытовые приборы.

Архитектура 1394 подразделяется на несколько уровней:

1) На физическом уровне реализованы аппаратные компоненты, отвечающие электрический интерфейс и управление на

физическом канале;

2) На канальном уровне обрабатываются готовые пакеты данных (прием / передача пакетов, контроль циклов, в составе

которых проходят пакеты).

Физический и канальный уровень реализован аппаратно. Если передача синхронна, то этих уровней достаточно, так как

не требуется контролировать данные, а при асинхронной передаче контролировать данные нужно, то необходимо

подключить 3-ий уровень, называемый сетевым.

К каждому порту можно подключить до 63 (устройства видео-обработки, цифровая техника, внешние накопители).

Разъемы могут быть 6-ти контактными или 4-х контактные. В настоящее время

IEEE 1394 встроены в материнскую плату, а не интегрированы.

Напряжение питания 40V, сила тока 1,5 А.

Билет №37. Bluetooth

Bluetooth — производственная спецификация беспроводных персональных сетей (PAN). Обеспечивает обмен

информацией между такими устройствами как карманные и обычные персональные компьютеры, мобильные телефоны,

ноутбуки, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики и наушники на надёжной, недорогой,

повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи. Bluetooth позволяет этим устройствам сообщаться, когда они

находятся в радиусе до 10 - 100 метров друг от друга (дальность очень зависит от преград и помех), даже в разных

помещениях.

Класс Максимальная

мощность, мВт

Максимальная

мощность, дБм

Радиус действия

(приблизительно), м

Класс 1 100 20 100

Класс 2 2,5 4 10

Класс 3 1 0 1

Эта спецификация была разработана компанией Ericsson, позднее оформлена группой Bluetooth Special Interest Group

(SIG). SIG была официально объявлена 20 мая 1999. Она была основана Sony Ericsson, IBM, Intel, Toshiba и Nokia, а затем

много других компаний вступили в неё как ассоциированные члены.

Принцип действия:

Радиосвязь Bluetooth осуществляется в ISM-диапазоне (англ. Industry, Science and Medicine), который используется в

различных бытовых приборах и беспроводных сетях (свободный от лицензирования диапазон 2,4—2,48 ГГц). Спектр

сигнала формируется по методу FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum — широкополосный сигнал по методу

частотных скачков). Метод FHSS прост в реализации, обеспечивает устойчивость к широкополосным помехам, а

оборудование стоит недорого.

Согласно алгоритму FHSS, в Bluetooth несущая частота сигнала скачкообразно меняется 1600 раз в секунду (всего

выделяется 79 рабочих частот, а в Японии, Франции и Испании полоса у́же — 23 частотных канала). Последовательность

переключения между частотами для каждого соединения является псевдослучайной и известна только передатчику и

приёмнику, которые каждые 625 мкс (один временной слот) синхронно перестраиваются с одной несущей частоты на

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

другую. Таким образом, если рядом работают несколько пар приёмник-передатчик, то они не мешают друг другу. Этот

алгоритм является также составной частью системы защиты конфиденциальности передаваемой информации: переход

происходит по псевдослучайному алгоритму и определяется отдельно для каждого соединения. При передаче цифровых

данных и аудиосигнала (64 Кбит/с в обоих направлениях) используются различные схемы кодирования: аудио-сигнал не

повторяется (как правило), а цифровые данные в случае утери пакета информации будут переданы повторно. Без

помехоустойчивого кодирования это обеспечивает передачу данных со скоростями 723,2 Кбит/с с обратным каналом 57,6

Кбит/с, или 433,9 Кбит/c в обоих направлениях.

Версии устройств:

Устройства версий 1.0 и 1.0B имели плохую совместимость между продуктами различных производителей. В 1.0 и 1.0B

было обязательным передача адреса устройства (BD_ADDR) на этапе установления связи, что делало невозможным

реализовать анонимность на протокольном уровне и было основным недостатком данной спецификации.

В Bluetooth 1.1 было исправлено множество ошибок, найденных в 1.0B, добавлена поддержка для нешифрованных

каналов, индикация уровня мощности принимаемого сигнала (RSSI).

В версии 1.2 была добавлена технология адаптивной перестройки рабочей частоты (AFH), что улучшило

сопротивляемость к электромагнитной интерференции (помехам) путем использования разнесенных частот в

последовательности перестройки. Также увеличилась скорость передачи и добавилась технология eSCO, которая

улучшала качество передачи голоса путем повторения поврежденных пакетов. В HCI добавилась поддержка трех-

проводного интерфейса UART.

Bluetooth версии 2.0 полностью совместим с версиями 1.x. Основным нововведением стала поддержка EDR (Enhanced

Data Rate), что позволило повысить скорость передачи до 2,1 Мбит/с.

В Bluetooth версии 2.1 планируется поддержка энергосберегающей технологии Sniff Subrating, которая позволяет

увеличить продолжительность работы устройства от одного заряда аккумулятора как минимум в пять раз. Кроме того

обновленная спецификация существенно упростит и ускорит установление связи между двумя устройствами, а также

сделает указанные соединения более защищенными, благодаря использованию технологии Near Field Communication.

Безопасность:

Для обеспечения безопасности в Bluetooth используется алгоритм аутентификации и генерации ключа SAFER+.

Инициализационный и главный ключи генерируются по алгоритму E22. Поточный шифр E0 используется для закрытия

передаваемых данных. Что в целом делает более трудоемким прослушивание устройств связанных по Bluetooth.

Поддерживаются различные профили, например Phone Book Access Profile (PBAP), который позволяет обмениваться

записями телефонных книг между устройствами или Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) - позволяет передавать

двухканальный стерео аудиопоток, например музыки, к беспроводной гарнитуре или любому другому устройству.

Билет №36. Интерфейс IrDA

В 1993 году была основана Infrared Data Association (IrDA), международная некоммерческая организация, ставящая

своей целью разработку единых стандартов, используемых для организации инфракрасных линий передачи информации.

Первым стандартом, принятым IrDA, был, так называемый, Serial Infrared standart (SIR). Данный стандарт позволял

обеспечивать передачу информации со скоростью 115,2 kb/s.

В 1994 году IrDA опубликовала спецификацию на общий стандарт, получивший название IrDA-standart, который

включал в себя описание Serial Infrared Link (дословно - Последовательная Инфракрасная линия связи), Link Access

Protocol (IrLAP) (Протокол доступа) и Link Management Protocol (IrLMP) (Протокол управления). В

В настоящее время IrDA-standart - самый распространенный стандарт для организации передачи информации по

открытому инфракрасному каналу.

Типовая блок-схема организации IrDA-канала.

Канал передачи данных состоит из двух основных элементов: микросхемы, обеспечивающей модуляцию и

демодуляцию поступающего двоичного сигнала согласно определенного алгоритма, и инфракрасного (ИК-) приемно-

передающего модуля.

Инфракрасный порт (IrDA — Infrared Data Association) представляет собой передатчик в виде светодиода и

приемник в виде фотодиода, работающих в инфракрасном диапазоне.

Длины волн, используемых для передачи данных через ИК-порт, колеблются от 850 до 880 нанометров.

Возможности.

Инфракрасный порт мобильного телефона позволяет передавать и принимать информацию со скоростью от 2400 бит/с

до 115 кбит/с. А компьютеры, в том числе и ноутбуки, могут посылать и получать информацию на скоростях до 4 Мб/с.

Через ИК-порт можно передать имена и телефонные номера абонентов на другой совместимый мобильник или на

компьютер, на котором также имеется ИК-порт и запущено необходимое программное обеспечение.

Размещение.

У ноутбуков и карманных компьютеров ИК-порт часто встроен, большинство настольных PC не имеет инфракрасного

порта в стандартной системной конфигурации, и для них необходим ИК-адаптер, который подключается к компьютеру

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

через USB, СОМ-порт или в специальный разъем на материнской плате и служит для связи PC с мобильными

телефонами и другими устройствами. Существуют принтеры, имеющие ИК-порт, на таких принтерах можно распечатать

визитную карточку или всю телефонную книгу, передав информацию с телефона. Большинство карманных компьютеров

со встроенным ИК-портом можно использовать как пульт для управления, например, DVD-плеером или

видеомагнитофоном - для этого необходимо установить соответствующее ПО.

Билет № 38. Накопители информации. Принципы построения. Классификация.

Общие параметры устройств. Характеристики и конструктивы накопителей

данных

Накопитель информации — устройство записи, воспроизведения и хранения информации, а носитель информации —

это предмет, на который производится запись информации (диск, лента, твердотельный носитель).

Классификация

Накопители информации могут быть классифицированы по следующим признакам:

- способу хранения информации: магнитоэлектрические, оптические, магнитооптические;

- виду носителя информации: накопители на гибких и жестких магнитных дисках, оптических и магнитооптических

дисках, магнитной ленте, твердотельные элементы памяти;

- способу организации доступа к информации — накопители прямого, последовательного и блочного доступа;

- типу устройства хранения информации — встраиваемые (внутренние), внешние, автономные, мобильные (носимые) и

др.

Значительная часть накопителей информации, используемых в настоящее время, создана на базе магнитных носителей.

Принцип действия носителя на жестком магнитном диске.

Магнитное покрытие имеет толщину в несколько микрометров. Покрытие наносится на немагнитную основу, в

качестве которой для магнитных лент и гибких дисков используются различные пластмассы, а для жестких дисков —

алюминиевые сплавы и композиционные материалы подложки.

Магнитное покрытие диска имеет доменную структуру, т.е. состоит из множества намагниченных мельчайших частиц.

Магнитный домен (от лат. dominium — владение) — это микроскопическая, однородно намагниченная область в

ферромагнитных образцах, отделенная от соседних областей тонкими переходными слоями (доменными границами).

Под воздействием внешнего магнитного поля собственные магнитные поля доменов ориентируются в соответствии с

направлением магнитных силовых линий. После прекращения воздействия внешнего поля на поверхности домена

образуются зоны остаточной намагниченности. Благодаря этому свойству на магнитном носителе сохраняется

информация о действовавшем магнитном поле.

При записи информации внешнее магнитное поле создается с помощью магнитной головки. В процессе считывания

информации зоны остаточной намагниченности, оказавшись напротив магнитной головки, наводят в ней при считывании

электродвижущую силу (ЭДС).

Изменение направления ЭДС в течение некоторого промежутка времени отождествляется с двоичной единицей, а

отсутствие этого изменения — с нулем.

Указанный промежуток времени называется битовым элементом.

Поверхность магнитного носителя рассматривается как последовательность точечных позиций, каждая из которых

ассоциируется с битом информации. Поскольку расположение этих позиций определяется неточно, для записи требуются

заранее нанесенные метки, которые помогают находить необходимые позиции записи. Для нанесения таких

синхронизирующих меток должно быть произведено разбиение диска на дорожки и секторы — форматирование.

Организация быстрого доступа к информации на диске является важным этапом хранения данных. Оперативный доступ

к любой части поверхности диска обеспечивается, во-первых, за счет придания ему быстрого вращения и, во-вторых,

путем перемещения магнитной головки чтения/записи по радиусу диска. Гибкий диск вращается со скоростью 300—360

об/мин, а жесткий диск — 3600— 7200 об/мин.

Принцип действия всех оптических накопителей информации основан на лазерной технологии. Луч лазера

используется как для записи на носитель информации, так и для считывания ранее записанных данных, и является, по

сути, дела своеобразным носителем информации. Основной принцип – коэффициент отражения лазера от поверхности

носителя (диска), в зависимости от его величины интерпретируется 0 или 1.

Принцип действия флэш-памяти – использование особого вида ячейки, созданной на основе полевого транзистора. В

каждой ячейке находится 1 бит информации (0 или 1). Состоит такая ячейка из полевого транзистора со специальной,

электрически изолированной областью (плавающий затвор). Именно в этой области возможно долго хранить заряд. 0 –

заряд имеется, 1 – заряда нет.

Основные характеристики.

Емкость, скорость считывания / записи данных, надежность хранения, долговечность хранения.

Билет №39. Хранение информации на магнитном носителе. Способы

кодирования данных (FM, MFM, RLL)

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

RLL2,7

10 - | - - 11 | - - - 000 - - - | - - 010 | - - | - - 011 - - | - - - 0010 - - | - - | - -

0011 - - - - | - - -

Способы кодирования информации.

При выполнении записи цифровая информация поступающая в устройство

специальным образом кодируется.

Когда меняется полярность записываемого сигнала происходит изменение

полярности магнитных доменов. Если во время воспроизведения головка

регистрирует группу магнитных доменов одинаковой полярности она не

генерирует никаких сигналов.

Генерация сигналов происходит только тогда, когда головка обнаруживает

изменение полярности. Эти моменты изменения полярности называются

сменной знака. Каждая смена знака приводит к тому, что считывающая головка

выдает импульс напряжения и именно эти импульсы устройство регистрирует

во время чтения данных.

Во время считывания или записи очень важно определить момент каждого

смена знака. Если синхронизация отсутствует, то момент смены знака может

быть определен неправильно, в результате искажения информации. Поэтому

работа передающего и принимающего устройств должна быть строго

синхронизирована.

Сейчас используется режим RLL (Run Length Limited – Ограничение длины

пробела).

Хранение информации на магнитном диске.

Магнитное покрытие имеет толщину в несколько микрометров. Покрытие

наносится на немагнитную основу, в качестве которой для магнитных лент и

гибких дисков используются различные пластмассы, а для жестких дисков —

алюминиевые сплавы и композиционные материалы подложки.

Магнитное покрытие диска имеет доменную структуру, т.е. состоит из

множества намагниченных мельчайших частиц.

Магнитный домен (от лат. dominium — владение) — это микроскопическая,

однородно намагниченная область в ферромагнитных образцах, отделенная от

соседних областей тонкими переходными слоями (доменными границами).

Под воздействием внешнего магнитного поля собственные магнитные поля

доменов ориентируются в соответствии с направлением магнитных силовых

линий. После прекращения воздействия внешнего поля на поверхности домена

образуются зоны остаточной намагниченности. Благодаря этому свойству на

магнитном носителе сохраняется информация о действовавшем магнитном

поле.

При записи информации внешнее магнитное поле создается с помощью

магнитной головки. В процессе считывания информации зоны остаточной

намагниченности, оказавшись напротив магнитной головки, наводят в ней при

считывании электродвижущую силу (ЭДС).

Изменение направления ЭДС в течение некоторого промежутка времени

отождествляется с двоичной единицей, а отсутствие этого изменения — с нулем.

Указанный промежуток времени называется битовым элементом.

заранее нанесенные метки, которые помогают находить необходимые позиции записи. Для нанесения таких

синхронизирующих меток должно быть произведено разбиение диска на дорожки и секторы — форматирование.

Билет №40. Конструкция и принцип действия НЖМД. Основные

характеристики (емкость, среднее число доступа, размер КЭШ-памяти, скорость

передачи данных, время безотказной работы)

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

0 10 1

|- - | - - - |-| - - |- | -

граница битовых точек

метод FM

0 0 0

0 10 11 0 0 0

метод MFM

|- - | - - |- - - - - - |- -

0 10 11 0 0 0

метод RLL2,7

| записывается зона смена знака

- не записывается зона смена знака

Основные элементы конструкции накопителя на жестком диске:

- Магнитные диски;

- Головки чтения/записи;

- Механизм привода головок;

- Двигатель привода дисков;

- Печатная плата с электронной

схемой управления

Накопитель состоит из герметичного корпуса (гермоблока) и платы электронного блока. В гермоблоке размещены все

механические части, на плате — вся управляющая электроника. Внутри гермоблока установлен шпиндель с одним или

несколькими

магнитными дисками. Под ними расположен двигатель. Ближе к разъемам, с левой или правой стороны от шпинделя

находится поворотный позиционер магнитных головок. Позиционер соединен с печатной платой гибким ленточным

кабелем (иногда одножильными проводами).

Гермоблок заполняется воздухом под давлением в одну атмосферу. В крышках гермоблоков некоторых винчестеров

имеется специальное отверстие, заклеенное фильтрующей пленкой, которое служит для выравнивания давления внутри

блока и снаружи, а также для поглощения пыли

Подложки магнитных дисков – в качестве основного материала для дисковых пластин используется композиционный

материал из стекла и керамики с малым температурным коэффициентом расширения, что делает их менее

восприимчивыми к изменениям температуры, более прочными.

Диски покрываются магнитным веществом — рабочим слоем. Он может быть либо оксидный, либо на основе тонких

пленок. Поверх магнитного слоя наносится тонкий слой окиси кремния или жидкого стекла.

Головки чтения/записи предусмотрены для каждой стороны диска. Когда накопитель выключен, головки находятся в

парковочной зоне и касаются поверхности дисков. При раскручивании дисков возрастает аэродинамическое давление

воздуха на головки, что приводит к их отрыву от рабочих поверхностей дисков. Расстояние между поверхностью диска и

головкой – сотые доли микрона. Для уменьшения вибрации головки имеют размеры (ДВШ) 0,4х0,6х0,2 мм.

Механизм привода головок обеспечивает перемещение головок от центра дисков к краям. Сейчас применяются

приводы с подвижной катушкой. В них используется электронная обратная связь для точного определения местоположе-

ния головок и коррекции его относительно дорожек.

Двигатель привода дисков приводит пакет дисков во вращение. Он также имеет обратную связь.

Печатная плата с электронной схемой управления используется для монтажа электронных схем управления двига-

телем и приводом головок, а также схем для обмена данными с контроллером (обратная связь).

Основными характеристиками накопителей на жестких дисках, которые следует принимать во внимание при

выборе устройства, являются емкость, быстродействие и время безотказной работы.

Емкость винчестера определяется максимальным объемом данных, которые можно записать на носитель. Реальная

величина емкости винчестера достигает сотни гигабайт.

Среднее время доступа к различным объектам на HDD определяет фактическую производительность накопителя.

Время, необходимое винчестеру для поиска любой информации на диске, измеряется миллисекундами. Среднее время

доступа винчестеров составляет 7—9 мс.

Размер кэш-памяти (быстрой буферной памяти) винчестеров колеблется в диапазоне от 512 Кбайт до 2 Мбайт.

Скорость передачи данных (Maximum Data Transfer Rate — MDTR) зависит от таких характеристик винчестера, как

число байт в секторе, число секторов на дорожке, скорость вращения дисков. Средняя скорость передачи данных у

накопителей 10—15 Мбайт/с.

Время безотказной работы для накопителей определяется расчетным среднестатистическим временем между

отказами (Mean Time Between Failures — MTBF), характеризующим надежность устройства. Указывается в документации

и обычно составляет 20000 — 500 000 ч. Практика показывает, что

если накопитель на жестком диске безотказно работает на протяжении

первого месяца гарантийного срока, он будет так же безотказно

работать до окончания срока своего морального старения.

Билет №41. Устройства оптического хранения

данных (CD и DVD)

Диск разделён на 6 основных областей:

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

- область фиксирования (посадки) диска. Представляет собой центральную часть компакт-диска с отверстием для вала

проигрывателя. Не содержит какой-либо информации или данных.

- область калибровки мощности (PCA). Существует только на перезаписываемых дисках (CD-R/RW) и используется

только дисководами перезаписываемых дисков для определения мощности лазера.

- программируемая область памяти (PMA). Существует только на перезаписываемых дисках (CD-R/RW) и представляет

собой зону, используемую для записи временной таблицы оглавления (Table Of Content — TOC). После завершения

сеанса записи информация ТОС переписывается на нулевую дорожку.

- нулевая дорожка. Содержит оглавление диска (или сеанса) в кодировочном канале Q. Оглавление включает начальные

адреса и длины всех дорожек (музыкальных или дорожек данных), общую длину программной области (области данных),

а также информацию о каждом сеансе записи.

- программная (информационная) область. Начинается на расстоянии 25

мм от центра диска.

- конечная зона. Отмечает конец программной (информационной)

области диска или же завершение сеанса записи на многосеансовом

диске. Конечная зона не содержит каких-либо данных и используется

только в качестве маркера.

Алгоритм работы накопителя CD-ROM:

1. полупроводниковый лазер генерирует маломощный инфракрасный луч, который попадает на отражающее зеркало.

2. серводвигатель по командам, поступающим от встроенного микропроцессора, смещает подвижную каретку с

отражающим зеркалом к нужной дорожке на компакт-

диске.

3. Отраженный от диска луч фокусируется линзой,

расположенной под диском, отражается от зеркала и

попадает на разделительную призму.

4. Разделительная призма направляет отраженный луч

на другую фокусирующую линзу.

5. Эта линза направляет отраженный луч на

фотодатчик, который преобразует световую энергию в

электрические импульсы.

6. Сигналы с фотодатчика декодируются встроенным

микропроцессором и передаются в компьютер в виде

данных.

Билет №42. Flash – память и технология. Структура Flash – памяти. Flash – карты

памяти и устройства чтения

Flash – память – особый вид энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти.

Автор – Toshiba (80-е гг.). Сочетает в себе память с произвольной выборкой (RAM) и постоянные запоминающие

устройства (ROM).

Преимущества:

- отсутствуют подвижные механические части

- на несколько порядков ниже энергопотребление

- компактность

Недостатки:

- большое время программирования

- дороговизна

Flash – память использует в своей работе особый вид ячеек на базе полевого транзистора. Основная особенность при этом

состоит в том, что стирание её содержимого выполняется либо для всей микросхемы, либо для определённого блока.

Структура

В каждой ячейке Flash – памяти находиться 1 бит информации (0 или 1). Состоит такая ячейка из полевого транзистора со

специально электрически-изолированной областью (плавающий затвор). Именно в этой области и возможно на долго

сохранить заряд.

логическая «1» - заряд отсутствует логический «0» - наличие заряда

Соответственно присутствие или отсутствие заряда означает 1 бит информации.

Способы помещения заряда в область плавающего затвора:

- метод туннелирова ния

СТОК ИСТОК

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

СТОК ИСТОК

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

Добавление энергии электрону для преодоления им потенциального барьера из диэлектрика малой толщины.

- метод инжекции «горячих» электронов

На сток подаётся напряжение, а на управляющий затвор – 2Х напряжение. Электроны инжектируются на плавающем

затворе.

43. Принципы вывода изображения в видеоподсистемах: мониторы на базе ЭЛТ и ЖК.

Билет №44. Видеоадаптер. Состав. Примеры современных видеокарт

Состав:

- графический процессор

Графический процессор, или набор микросхем, является “сердцем” любого видеоадаптера и характеризует

быстродействие адаптера и его функциональные возможности. Безусловно, разница в быстродействии видеоадаптеров с

одинаковыми графическими процессорами зависит от типа и объема установленной видеопамяти.

Параметры:

1 – тактовая частота

2 – технология производства

3 – микро-архитектура

4 – число пиксельных конвейеров (количество обрабатываемых пикселей за 1 такт)

5 – пиковая скорость заполнения видеокарты

6 – количество текстурных блоков (количество накладываемых текстур за один проход)

7 – число вершинных конвейеров (расчёт геометрии трёхмерного изображения)

- видео BIOS

Видеоадаптеры имеют свою BIOS, которая подобна системной BIOS, но полностью независима от нее. Если включить

монитор первым и немедленно посмотрите на экран, то можно увидеть опознавательный знак BIOS видеоадаптера в

самом начале запуска системы.

- видеопамять

В видеопамяти храниться:

1 – видеоданные из ЦП

2 – Z буфер

3 – текстуры

От объема видеопамяти зависит максимальная разрешающая способность экрана и глубина цвета, поддерживаемая

адаптером. Больший объем видеопамяти позволяет видеоадаптеру отображать больше цветов и поддерживать более

высокое разрешение, а также хранить и обрабатывать трехмерные текстуры в видеопамяти адаптера, а не в ОЗУ системы.

- цифроаналоговый преобразователь RAMAC

Цифроаналоговый преобразователь видеоадаптера (обычно называемый RAMDAC) преобразует генерируемые

компьютером цифровые изображения в аналоговые сигналы, которые может отображать монитор. Быстродействие

цифроаналогового преобразователя измеряется в МГц; чем быстрее процесс преобразования, тем выше вертикальная

частота регенерации.

В настоящее время стандартом считается RAMDAC обеспечивающий разрешения 1600x1200 при 32 битном цвете на

частоте 85 гц и более.

СТОК ИСТОК

2Х

НАПРЯЖЕНИЕ

Качество получаемого изображения зависит от таких характеристик RAMDAC как:

1 - частота

2 - разрядность (какое количество цветов готов воспроизвести адаптер)

3 - время переключения сигналов

- цифровой видеовыход

- интерфейс чипсета системной платы

- шина

- аналоговые элементы

45. Технология построения трёхмерного изображения.

Билет №46. Мониторы на базе ЭЛТ: конструкция ЭЛТ, типы масок,

характеристики

Электронно-лучевая технология была разработана немецким

ученым Фердинандом Брауном в 1897 году.

Электронно-лучевая трубка (кинескоп) — самый важный

элемент монитора. Состоит из герметичной стеклянной

колбы, внутри которой находится вакуум. Один из концов

колбы узкий и длинный — это горловина. Другой —

широкий и достаточно плоский — экран. Внутренняя

стеклянная поверхность экрана покрыта люминофором.

Люминофор — это вещество, которое при бомбардировке

заряженными частицами испускает свет.

Для создания изображения в ЭЛТ-мониторе используется

электронная пушка, откуда под действием сильного

электростатического поля исходит поток электронов. Сквозь

металлическую маску или решетку они попадают на

внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора,

которая покрыта разноцветными люминофорными точками.

Поток электронов (луч) может отклоняться в вертикальной и горизонтальной

плоскости, что обеспечивает последовательное попадание его на все поле

экрана. Отклонение луча происходит посредством отклоняющей системы.

Отклоняющая система состоит из нескольких катушек индуктивности,

размещенных у горловины кинескопа. С помощью переменного магнитного

поля две катушки создают отклонение пучка электронов в горизонтальной

плоскости, а две другие — в вертикальной.

Изменение магнитного поля возникает под действием переменного тока,

протекающего через катушки и изменяющегося по определенному закону, при

этом катушки придают лучу нужное направление. Сплошные линии — это

активный ход луча, пунктир — обратный.

Частота перехода на новую линию называется частотой строчной (или горизонтальной) развертки. Частота перехода из

нижнего правого угла в левый верхний называется частотой вертикальной (или кадровой) развертки.

Электроны попадают на люминофорный слой, после чего энергия электронов преобразуется в свет, то есть поток

электронов заставляет точки люминофора светиться. Эти светящиеся точки люминофора формируют изображение,

которое вы видите на вашем мониторе.

Известно, что глаза человека реагируют на основные цвета: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue) и на их

комбинации, которые создают бесконечное число цветов. Люминофорный слой, покрывающий фронтальную часть

электронно-лучевой трубки, состоит из очень маленьких элементов (настолько маленьких, что человеческий глаз не

всегда может различить их). Эти люминофорные элементы воспроизводят основные цвета, фактически имеются три типа

разноцветных частиц, чьи цвета соответствуют основным цветам RGB.

Люминофор начинает светиться, как было сказано выше, под воздействием

ускоренных электронов, которые создаются тремя электронными пушками.

Каждая из трех пушек соответствует одному из основных цветов и посылает

пучок электронов на различные люминофорные частицы, чье свечение

основными цветами с различной интенсивностью комбинируется и в результате

формируется изображение с требуемым цветом. Например, если активировать

красную, зеленую и синюю люминофорные частицы, то их комбинация

сформирует белый цвет.

Для управления электронно-лучевой трубкой необходима и управляющая

электроника, качество которой во многом определяет и качество монитора.

Итак, каждая пушка излучает электронный луч (или поток, или пучок), который

влияет на люминофорные элементы разного цвета (зеленого, красного или

синего). Понятно, что электронный луч, предназначенный для красных

люминофорных элементов, не должен влиять на люминофор зеленого или синего

цвета. Чтобы добиться такого действия используется специальная маска, чья

структура зависит от типа кинескопов от разных производителей,

обеспечивающая дискретность (растровость) изображения.

Маски

Теневая маска (shadow mask)Œ— самый распространенный тип масок. Поверхность у кинескопов с теневой маской

обычно сферической формы (выпуклая). Это сделано для того, чтобы электронный луч в центре экрана и по краям имел

одинаковую толщину.

Апертурная решетка

Есть еще один вид трубок, в которых используется Aperture Grille (апертурная решетка). Эти трубки стали известны под

именем Trinitron и впервые были представлены на рынке компанией Sony в 1982 году. В трубках с апертурной решеткой

применяется оригинальная технология, где имеется три лучевые пушки, три катода и три модулятора, но при этом

имеется одна общая фокусировка.

Щелевая маска (slot mask) широко применяется компанией NEC под именем «CromaClear». Это решение на практике

представляет собой комбинацию теневой маски и апертурной решетки. В данном случае люминофорные элементы

расположены в вертикальных эллиптических ячейках, а маска сделана из вертикальных линий. Фактически вертикальные

полосы разделены на эллиптические ячейки, которые содержат группы из трех люминофорных элементов трех основных

цветов.

Билет №47. ЖК мониторы: принцип работы и типы ЖК – матриц

ЖК называется такое состояние вещества, при котором оно обладает структурными свойствами, промежуточными между

свойствами твёрдых кристаллов и жидкостей. Как и жидкости они состоят из молекул анизотропной формы, сохраняют

определённый порядок расположения относительно друг друга. По электрическим свойствам все ЖК делятся на 2

группы:

- с положительной диэлектрической анизотропией (ориентируются вдоль по линиям силового поля)

- с отрицательной диэлектрической анизотропией (ориентируются параллельно линиям силового поля)

Другое свойство ЖК молекул заключается в их оптической анизотропии. Если ориентация молекул совпадает с

направлением распространения плоско-поляризованного света, то молекулы не оказывают никакого воздействия на

плоскость поляризации света. Если же ориентация молекул параллельна направлению распространения света, то

плоскость поляризации поворачивается таким образом, чтобы быть параллельной направлению поляризации молекул.

Диэлектрическая и оптическая анизотропия ЖК молекул даёт возможность использовать их в качестве условных

модуляторов света, позволяющих формировать требуемое изображение на экране.

Таким образом, ЖК молекулы, под воздействием электрического поля, могут изменять ориентацию и вследствие этого

изменять поляризацию светового луча, проходящего сквозь них. ЖК не могут сами излучать свет, а служат затворами,

пропускающими или не пропускающими свет от ламп подсветки.

Типы матриц:

- Матрица TN (Twisted Nematic)

Самый старый тип матриц. Нематические жидкокристаллические субстанции состоят из продолговатых кристаллов с

пространственной ориентацией, но без жесткой структуры. Такое вещество легко поддается внешним воздействиям.

В матрицах TN кристаллы выстроены параллельно плоскости экрана, а верхний и нижний слой кристаллов повернуты

перпендикулярно относительно друг друга. Все остальные «скручены» по

спирали. Таким образом, весь пропущенный свет так же скручивается и

беспрепятственно проходит через внешнюю поляризующую пленку. Так что в

выключенном состоянии ячейка TN матрицы светится, а при подаче

напряжения кристаллы постепенно проворачиваются. Чем выше напряжение,

тем больше кристаллов разворачивается, и тем меньше проходит света. Как

только все кристаллы развернутся параллельно световому потоку, ячейка

«закрывается». Но для TN матриц добиться идеально черного цвета очень

трудно.

Кристаллы в матрице TN "скручены" по спирали (1).

При подаче напряжения они начинают поворачиваться (2).

Когда все кристаллы перпендикулярны поверхности (3), свет не проходит.

- IPS

Второй по времени разработки стала технология IPS (In Plane Switch). Как следует из

названия технологии, все кристаллы расположены постоянно параллельно плоскости панели

и поворачиваются одновременно. Для этого пришлось расположить на нижней стороне

каждой ячейки по два электрода. В выключенном состоянии ячейка черная, так что если она

«умерла», на экране будет черная точка. А не постоянно светящаяся, как у TN.

- MVA/PVA

Как компромисс между TN и IPS можно рассматривать разработанную Fujitsu технологию VA (Vertical Alignment). В

матрицах VA кристаллы в выключенном состоянии расположены перпендикулярно плоскости экрана. Соответственно

черный цвет обеспечивается максимально чистый и глубокий. Но при повороте матрицы относительно направления

взгляда, кристаллы будут видны не одинаково. Для

решения проблемы применяется мультидоменная

структура. Разработанная Fujitsu технология Multi-

Domain Vertical Alignment (MVA) предусматривает

выступы на обкладках, которые определяют

направление поворота кристаллов. Если два

поддомена поворачивается в противоположных

направлениях, то при взгляде сбоку один из них будет темнее, а другой светлее, таким образом для человеческого глаза

отклонения взаимно компенсируются. В матрицах PVA, разработанных Samsung нет выступов, и в выключенном

состоянии кристаллы строго вертикальны. Для того, чтобы кристаллы соседних субдоменов поворачивались в

противоположных направлениях, нижние электроды сдвинуты относительно верхних.

В матрицах VA типа в выключенном состоянии кристаллы перпендикулярны поверхности экрана.

Билет №48. Основные параметры ЖК мониторов

Время отклика – суммарное время переключения пикселя с чёрного на белый и обратно. Причём измеряется время

изменения от 10% до 90%.

Углы обзора. Согласно существующим стандартам, производители матриц определяют угол обзора, как угол

относительно перпендикуляра к центру матрицы, при наблюдении под которым контрастность изображения в центре

матрицы подает до 10:1.

Яркость и контрастность.

Яркость – яркость белого цвета в центре экрана (т.е. на матрицу подаётся максимальный сигнал).

Контрастность – отношение уровня белого цвета к уровню чёрного, также в центре экрана.

Цветопередача. С точки зрения цветопередачи производители указывают 16,2 млн. цветов. В реальности глубина цвета

18 бит, а качество достигается методом эмуляции недостающих цветов.

49. Основные компоненты, влияющие на производительность видеосистемы.

Билет №50. Основные сведения о клавиатурах, манипуляторах типа «мышь»,

трекболах, тачпадах, тачскринах и джойстиках.

Клавиатура.

В современных клавиатурах используется несколько типов клавиш. В большинстве

клавиатур установлены механические переключатели, в которых происходит

замыкание электрических контактов при нажатии клавиш

Наиболее широко распространены контактные клавиатуры. Существуют следующие

их

разновидности:

- с механическими

переключателями;

В механических переключателях

происходит замыкание

металлических контактов. В них

для создания “осязательной”

обратной связи зачастую

устанавливается дополнительная конструкция из пружины и

смягчающей пластинки. При этом вы ощущаете сопротивление

клавиши и слышите щелчок.

- с замыкающей накладкой;

- с резиновыми колпачками;

- мембранные.

Используется лист с разметкой, который укладывается на пластину с

резиновыми колпачками. Мембранные клавиатуры обеспечивают

более надежный и жесткий контакт, чем клавиатуры с резиновыми

колпачками или устаревшие клавиатуры с замыкающими накладками,

но по чувствительности уступают механическим или емкостным

переключателям.

Интерфейс подключения – PS/2 или USB.

Манипулятор типа «мышь».

Светоизлучающий диод, находящийся внутри

оптической мыши, освещает поверхность, посылая

импульсы света несколько раз в секунду. Свет,

отражаемый от поверхности (будь то стол или коврик

мыши), улавливается датчиком, который преобразует

информацию в цифровые данные и передает их

компьютеру

Интерфейс подключения – PS/2 или USB.

Трекбол — указательное устройство ввода информации об относительном перемещении для компьютера. Аналогично

мыши по принципу действия и по функциям. Трекбол функционально представляет собой перевернутую мышь. Шар

находится сверху или сбоку и пользователь может вращать его ладонью или пальцами, при этом не перемещая корпус

устройства. Несмотря на внешние различия, трекбол и мышь конструктивно похожи — при движении шар приводит во

вращение пару валиков или, в более современном варианте, его сканируют оптические датчики перемещения (как в

оптической мыши).

Тачпад (сенсорная панель) — указательное устройство ввода, применяемое, чаще всего, в ноутбуках. Используется для

управления «указателем», перемещением пальца по поверхности устройства.

Вопрос №51. Классификация сканеров, конструкция

Классификация по области применения и по цене:

1) SOHO

($50-150)Œ Сканеры для дома и небольшого офиса. Основная задача таких сканеров - быстрый ввод