Информационные технологии – это процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления.
Наиболее широко информационные технологии и системы используются в производственной, управленческой и финансовой деятельности.
Технические средства информатизации – аппаратный базис информационных технологий.
Технические средства информатизации (ТСИ) - это совокупность систем, машин, приборов, механизмов, устройств и прочих видов оборудования, предназначенных для автоматизации различных технологических процессов информатики, причем таких, выходным продуктом которых является информация (данные), используемая для удовлетворения информационных потребностей в разных областях деятельности общества.
Практически любые технические средства, в том числе и компьютерные, по назначению можно разделить на универсальные, используемые в различных областях, и специальные, созданные для эксплуатации в специфических условиях или сферах деятельности. Применение универсальных технических средств снижает финансовые затраты на снабжение расходными материалами и ремонт, позволяет использовать типовые решения, облегчает их освоение, эксплуатацию и др.
Существует деление ТСИ по принципу действия. В этом случае различают следующие технические средства:
■ механические - приводятся в движение мускульной силой человека (тележки, пишущие машинки, раздвижные стеллажи и т. д.);
■ электромеханические - используют в качестве источника движения электродвигатель (лифты и конвейеры для транспортировки носителей информации, стеллажи, электрические пишущие машинки и др.);
■ электрические - применяют электрические сигналы постоянного или переменного тока, например общее и местное освещение, телефонная и радиосвязь, электрическое табло, датчики электрических сигналов;
■ электронные - различные виды вычислительной техники, телевизоры и промышленное телевидение, электронные датчики сигналов, звуковые колонки, модемы и т. п.;
■ электронно-механические - проигрыватели и плееры, магнитофоны, видеомагнитофоны и видеоплееры, CD-проигрыватели, музыкальные центры и др.;
■ фотооптические - используют фотоэффект для получения изображений, например фото- и киноаппараты, микрофильмирующие устройства, фотонаборные машины, проекторы, фотооптические датчики сигналов. К ним можно отнести технические средства, использующие лазерные устройства: копиры, принтеры, сканеры, CD-проигрыватели, факсимильные аппараты и др.;
■ пневматические - например стеллажи и подъемники.
По назначению ТСИ подразделяют на средства транспортирования, копировально-множительной техники, связи и телекоммуникации, обеспечения безопасности, обучения, компьютерные, аудио- и видеотехнические.
К средствам транспортирования относят: тележки, ленточные и иные конвейеры и транспортеры, лифты, автотранспорт.
Копировально-множительные средства включают в себя полиграфическое оборудование, копиры (ксероксы), ризографы, средства оргтехники (пишущие машинки, ламинаторы, брошураторы, нумераторы, штемпелеватели, степлеры) и т. п.
В зависимости от выполняемых функций все ТСИ можно разделить на шесть групп.
1. Устройства ввода информации:
■ текста;
■ местоуказания (мышь, световое перо, трекбол, графический планшет, джойстик);
■ мультимедиа (графика - сканер и цифровая фотокамера; звук - магнитофон, микрофон; видео - веб-камера, видеокамера).
2. Устройства вывода информации:
■ текста (монитор);
■ мультимедиа (графика - принтер, плоттер; звук - наушники, акустические системы; видео - видеомагнитофон, видеокамера).
3. Устройства обработки информации:
■ микропроцессор;
■ сопроцессор.
4. Устройства передачи и приема информации:
■ модем (модулятор-демодулятор);
■ сетевой адаптер (сетевая плата).
5. Многофункциональные устройства:
■ устройства копирования;
■ устройства размножения;
■ издательские системы.
6. Устройства хранения информации.
Как следует из приведенной классификации, большая часть современных ТСИ в той или иной мере связана с ПК.
Устройства ввода и вывода информации являются непременным и обязательным элементом любой ЭВМ, начиная с самой первой и заканчивая современными ПК, поскольку именно эти устройства обеспечивают взаимодействие пользователя с вычислительной системой.
Все устройства ввода (вывода) компьютера относятся к периферийным устройствам, т. е. подключаемым к микропроцессору через системную шину и соответствующие контроллеры. На сегодняшний день существуют целые группы устройств (например, устройства местоуказания, мультимедиа), которые обеспечивают эффективную и удобную работу пользователя.
Главным устройством вычислительной машины является микропроцессор, обеспечивающий в наиболее общем случае управление всеми устройствами и обработку информации. Для решения специфических задач, например математических вычислений, современные ПК оснащаются сопроцессорами. Эти устройства относятся к устройствам обработки информации.
Устройства передачи и приема информации (устройства связи) являются непременными атрибутами современных информационных систем, все больше приобретающих черты распределенных информационных систем, в которых информация хранится не в одном месте, а распределена в пределах некоторой сети.
Модем (модулятор-демодулятор) - устройство, преобразующее информацию в такой вид, в котором ее можно передавать по телефонным линиям связи. Внутренние модемы имеют PCI-интерфейс и подключаются непосредственно к системной плате. Внешние модемы подключаются через порты COM или USB.
Сетевой адаптер (сетевая плата) - электронное устройство, выполненное в виде платы расширения (может быть интегрирован в системную плату) с разъемом для подключения к линии связи.
Многофункциональные устройства стали появляться сравнительно недавно. Отличительная особенность этих устройств заключается в сочетании целого ряда функций (например, сканирование и печать или печать и брошюровка печатных копий) по автоматизации действий пользователя.
Устройства хранения информации занимают не последнее место среди всех ТСИ, поскольку используются для временного (непродолжительного) или длительного хранения обрабатываемой и накапливаемой информации.
Современные технические средства информатизации в общем случае можно представить в виде информационно-вычислительного комплекса, содержащего собственно компьютер с его основными устройствами, а также дополнительные, или периферийные устройства. Классификация технических средств информатизации дана на рис. 1.1.
Технические средства информатизации – это совокупность систем, машин, приборов, механизмов, устройств и прочих видов оборудования, предназначенных для автоматизации различных технологических процессов информатики, причем таких, выходным продуктом которых является именно информация (сведения, знания) или данные, используемые для удовлетворения информационных потребностей в разных областях предметной деятельности общества.
Современные технические средства информатизации и информационные системы на их основе характеризуются двумя основными свойствами.
Во-первых, они состоят из большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, причем не обязательно одинаковой физической природы, объединенных общностью целей и задач функционирования в составе системы.
Во-вторых, они отличаются сложностью процессов движения информации и поведения, что обусловлено большим числом взаимосвязанных функций, реализуемых техническими средствами и системами, случайным характером внешних воздействий, необходимостью функционирования в условиях априорной неопределенности и часто меняющихся обстоятельств.
Все технические средства информатизации в зависимости от выполняемых функций можно разделить на шесть групп (рис. 1.2.1):
Устройства ввода информации.
Устройства вывода информации.
Устройства обработки информации.
Устройства передачи и приема информации.
Устройства хранения информации.
Многофункциональные устройства.
Рисунок 1.2.1. Технические средства информатизации
увеличить
Как следует из приведенной выше классификации, большая часть современных технических средств информатизации в той или иной мере связана с электронными вычислительными машинами – персональными компьютерами (ПК), которые, по сути, объединяют множество технических средств, обеспечивающих автоматизированную обработку информации.
Например, устройства ввода и вывода (ввода/вывода) являются непременным и обязательным элементом любой ЭВМ, начиная с самой первой и заканчивая современными ПК, поскольку именно эти устройства обеспечивают взаимодействие пользователя с вычислительной системой.
С одной стороны, пользователь вводит команды или данные в компьютер через устройства ввода для их обработки, с другой стороны, вычислительная система выдает пользователю результаты своей работы посредством устройств вывода.
Все устройства ввода/вывода персонального компьютера относятся к периферийным устройствам, т.е. подключаемым к микропроцессору через системную шину и соответствующие контроллеры. С развитием вычислительной техники они получили существенное развитие. На сегодняшний день существуют целые группы устройств (например, устройства местоуказания, мультимедиа), которые обеспечивают эффективную и удобную работу пользователя.
Главным устройством вычислительной машины является микропроцессор, обеспечивающий в наиболее общем случае управление всеми устройствами и обработку информации. Для решения специфических задач, например, математических вычислений современные персональные компьютеры оснащаются сопроцессорами. Эти устройства относятся к устройствам обработки информации .
Устройства передачи и приема информации (или устройства связи) являются непременными атрибутами современных информационных систем, которые все больше приобретают черты распределенных информационных систем, в которых информация хранится не в одном месте, а распределена в пределах некоторой сети, например, сети предприятия или глобальной сети Интернет.
В зависимости от целого ряда параметров (тип линии связи, вид подключения, удаленность носителей информационных ресурсов и др.) используются различные устройства связи.
Модем (модулятор-демодулятор) – устройство, преобразующее информацию в такой вид, в котором ее можно передавать по телефонным линиям связи. Внутренние модемы имеют PCI-интерфейс и подключаются непосредственно к системной плате. Внешние модемы подключаются через порты COM или USB.
Модемы выполняют цифро-аналоговое преобразование цифровых сигналов ПК для их передачи по телефонной линии связи или аналого-цифровое преобразование аналоговых сигналов из линии связи в цифровые сигналы для обработки в ПК. Модемы передают данные по обычным телефонным каналам со скоростью до 56 000 бит в секунду. Также модемы осуществляют сжатие данных перед отправлением и, соответственно, их реальная скорость может превышать максимальную скорость модема.
Сетевой адаптер (сетевая плата) – электронное устройство, выполненное в виде платы расширения (может быть интегрирован в системную плату) с разъемом для подключения к линии связи. Сетевой адаптер используется для подключения ПК к локальной компьютерной сети.
Устройства хранения информации занимают не последнее место среди всех технических средств информатизации, поскольку используются для временного (непродолжительного) или длительного хранения обрабатываемой и накапливаемой информации.
Многофункциональные устройства стали появляться сравнительно недавно. Отличительная особенность этих устройств заключается в сочетании целого ряда функций (например, сканирование и печать или печать и брошюровка печатных копий, и т.д.) по автоматизации действий пользователя. К многофункциональным устройствам относятся издательские системы, устройства копирования, размножения информации.
В дальнейшем при изучении дисциплины технические средства информатизации будут рассмотрены подробнее.
Транскрипт
1 Содержание 1 1Технические средства информатизации 1 Поколения вычислительных средств; 2 Персональные компьютеры; 3 Структурная схема ПЭВМ. 4 2 Информационная модель ЭВМ 5 3 Классификация технических средств информатизации 6 4 Материнские платы 8 Слоты расширения 10 Разъемы для подключения устройств 11 5 Функционирование ЭВМ с канальной организацией 12 6 Внешние устройства ПЭВМ 13 7 Устройства отображения информации 14 Мониторы на основе ЭЛТ 15 Характеристики жидкокристаллических мониторов 21 Мультимедийные мониторы 22 Плоскопанельные мониторы 23 Проекционные аппараты 27 Оверхед-проекторы и ЖК-панели 28 Мультимедийные проекторы 29 8 Арифметико-логическое устройство 31 9 Печатающие устройства 32 Принтеры ударного типа 33 Струйные принтеры 34 Фотоэлектронные принтеры 37 Термические принтеры Накопители информации Устройство управления Память 44 Технические средства информатизации В процессе своего развития человеческое общество прошло этапы проникновения в тайны материи, научилось управлять различными видами энергии и, наконец, вступило в эпоху информатизации. До середины XIX в., когда доминирующими были процессы сбора и накопления информации, средства информатизации представляли собой перо, чернильницу и бумагу. На смену примитивным средствам информационной техники в конце XIX в. пришли механические: пишущая машинка, телефон, телеграф, что послужило базой для принципиальных изменений в технологии обработки информации. Лишь спустя много лет информационные процессы запоминания и передачи информации были дополнены процессами ее обработки. Это стало возможным с появлением во второй половине XX в. такой информационной техники, как электронные вычислительные машины (ЭВМ), положившие начало информационным технологиям. Информационные технологии базируются на следующих технических достижениях: - новые средства накопления информации на машиночитаемых носителях (магнитные ленты, кинофильмы, магнитные и лазерные диски и т.п.); - системы дистанционной передачи информации (локальные вычислительные сети, сети передачи данных, телефонная сеть, радиосвязь, спутниковая связь и др.); 1
2 - автоматизированная обработка информации с помощью компьютера по заданным алгоритмам. Естественно, что информационные технологии строятся на сочетании аппаратных средств, программных средств и творческой мысли создателей как этих средств, так и компьютерных технологий. Специалисты называют аппаратные средства компьютерной техники Hardware (скобяные товары или жесткая проволока), а программное обеспечение Software (мягкая проволока). Сочетание «Hardware & Software», переводимое как «твердый и мягкий», профессиональный термин. В России программы на профессиональном сленге иногда называют новым словом «софтвер», а компьютер и периферию «железом». Приоритетность роли программных или аппаратных средств в информационных технологиях не подлежит обсуждению, поскольку без программного обеспечения любой самый совершенный компьютер представляет собой набор электронных плат. Технические средства информатизации представляют собой совокупность компьютерной техники и ее периферийных устройств Hardware, обеспечивающих сбор, хранение и переработку информации, и коммуникационной техники (телефон, телеграф, радио, телевидение, спутниковая связь, сети ЭВМ), осуществляющей дистанционную передачу информации. Поколения вычислительных средств Первые проекты электронных вычислительных машин (ВМ) появились в конце 30-х начале 40-х годов XX в. Технические предпосылки для этого уже были созданы, развивалась электроника и счетно-аналитическая вычислительная техника. В 1904 г. был изобретен первый ламповый диод, а в 1906 г. первый триод (соответственно двух- и трехэлектродная электронная лампа); в 1918 г. электронное реле (ламповый триггер). Триггерные схемы стали широко применяться в электронике для переключения и релейной коммутации. Другой технической предпосылкой создания ЭВМ стало развитие электромеханической счетно-аналитической техники. Благодаря накопленному опыту в области развития вычислительной техники в середине 30-х годов стало возможным создание программноуправляемых вычислительных машин, а построение ВМ на электронных схемах открывало широкие перспективы, связанные с увеличением надежности и быстродействия. ЭВМ появились, когда возникла острая необходимость в проведении трудоемких и точных расчетов. Уровень прогресса в таких областях науки и техники, как, например, атомная энергетика, аэрокосмические исследования, во многом зависел от возможности выполнения сложных расчетов, которые нельзя было осуществить в рамках электромеханических счетных машин. Требовался переход к вычислительным машинам, работающим с большей производительностью. В истории развития ЭВМ выделяют пять этапов, соответствующих пяти поколениям ЭВМ. Период машин первого поколения начинается с переходом к серийному производству ЭВМ в начале 50-х годов XX в. В них были реализованы основные принципы, 2
3 предложенные Джоном фон-нейманом. 1. Принцип хранимой программы. Машина имеет память, в которой хранятся программа, данные и результаты промежуточных вычислений. Программа вводится в машину, так же как и данные, в виде двоичных кодов (а не штекерным методом, т.е. коммутацией проводов в определенной последовательности). 2. Адресный принцип. В команде указываются не сами числа, над которыми нужно выполнять арифметические действия, а адреса ячеек памяти, где эти числа находятся. 3. Автоматизм. После ввода программы и данных машина работает автоматически, выполняя предписания программы без вмешательства человека. Дня этого машина запоминает адрес выполняемой команды, а каждая команда содержит указание об адресе следующей команды. Указание может быть одним из трех типов: неявным (перейти к команде, следующей по адресу за выполняемой), безусловным (перейти к команде по заданному адресу), условным (проверить заданное условие и в зависимости от его выполнения перейти к команде по тому или иному адресу). 4. Переадресация. Адреса ячеек памяти, указанные в команде, можно вычислять и преобразовывать как числа. Структура ЭВМ, в которой реализованы принципы фон-неймана, впоследствии получила название структуры «фон-неймана» (или классической). Все дальнейшее развитие ЭВМ шло двумя путями: совершенствование структуры фон-неймана и поиск новых структур. Персональные компьютеры Компьютеры это универсальные электронные вычислительные машины (ЭВМ), используемые для накопления, обработки и передачи информации. Самое широкое распространение получили персональные компьютеры, предназначенные для индивидуальной работы. Персональные компьютеры - это малогабаритные вычислительные машины, которые могут быть установлены на любом рабочем месте. Наиболее известны и распространены персональные компьютеры IBM PC и Macintosh. Минимальный состав персональных компьютеров: системный блок; дисплей; клавиатура. Дисплей - это устройство отображения информации на электронном экране. Дисплеи в персональных компьютерах могут быть цветными и черно-белыми. Информация на дисплеях обычно отображается как в телевизоре - на экране электронно-лучевой трубки. Клавиатура содержит клавиши, как правило, латинского и русского алфавитов. Кроме того, на клавиатуре имеются цифры и другие специальные знаки. Нажимая на эти клавиши, можно вводить в компьютер самую разную информацию - числа, слова, фразы, а также команды управления компьютером. 3
4 Мышка - устройство, которое подсоединяется к персональному компьютеру электрическим шнуром и которое можно перемещать по столу. Системный блок содержит процессор и оперативную память. Возможности компьютеров зависят от типа и быстродействия процессора, а также от объемов оперативной и долговременной памяти. Во всех современных персональных компьютерах в системный блок входят также накопители на магнитных дисках. Процессор - это устройство управления компьютером. Быстродействие компьютеров определяется числом операций, выполняемых процессором за одну секунду. Основной функцией процессоров является автоматическое управление работой ЭВМ с помощью программ, размещаемых в оперативной памяти. В компьютерах первого поколения быстродействие процессоров составляло несколько тысяч операций в секунду; второго поколения - несколько десятков тысяч, а в машинах третьего поколения - несколько сотен тысяч операций в секунду. Быстродействие персональных компьютеров четвертого поколения - несколько миллионов операций в секунду. В компьютерах следующих поколений быстродействие будет составлять десятки и даже сотни миллионов операций в секунду. В персональных компьютерах IBM PC используются процессоры фирмы Intel. В компьютерах младших моделей процессоры Intel - 86, 286, 386 и 486, а в старших моделях процессоры серии Pentium - Pentium, Pentium II, Pentium III и т. д. В персональных компьютерах Macintosh применяются процессоры фирмы Motorola. Программа - это последовательность команд и данных, которые могут интерпретироваться ЭВМ. Программы определяют конкретные функции и роли ЭВМ от игрового автомата и редактора текстов до рабочего места президента крупной фирмы или страны. Структурная схема ПЭВМ ПЭВМ включает три основных устройства: системный блок, клавиатуру и дисплей (монитор). Однако для расширения функциональных возможностей ПЭВМ можно подключить различные дополнительные периферийные устройства, в частности: печатающие устройства (принтеры), накопители на магнитной ленте (стримеры), различные манипуляторы (мышь, джойстик, трекбол, световое перо), устройства оптического считывания изображений (сканеры), графопостроители (плоттеры) и др. Эти устройства подсоединяются к системному блоку с помощью кабелей через специальные гнезда (разъемы), которые размещаются обычно на задней стенке системного блока. В некоторых моделях ПЭВМ при наличии свободных гнезд дополнительные устройства вставляются непосредственно в системный блок, например, модем для обмена информацией с другими ПЭВМ через телефонную связь или стример для хранения больших массивов информации на МЛ. ПЭВМ, как правило, имеет модульную структуру. Все модули связаны с системной магистралью (шиной). Системная магистраль. Она выполняется в виде совокупности шин (кабелей)» используемых для передачи данных, адресов и управляющих сигналов. Количество линий 4
5 в адресно-информационной шине определяется разрядностью кодов адреса и данных, а количество линий в шине управления - числом управляющих сигналов, используемых в ПЭВМ. Системный блок. Являясь главным в ПЭВМ, этот блок включает в свой состав центральный микропроцессор, сопроцессор, модули оперативной и постоянной памяти, контроллеры, накопители на магнитных дисках и другие функциональные модули. Набор модулей определяется типом ПЭВМ. Пользователи по своему желанию могут изменять конфигурацию ПЭВМ, подключая дополнительные периферийные устройства. В системный блок может быть встроено звуковое устройство, с 3 помощью которого пользователю удобно следить за работой машины, вовремя обращать внимание на возникшие сбои в отдельных устройствах или на возникновение необычной ситуации при решении задачи на ПЭВМ. Со звуковым устройством часто связан таймер, позволяющий вести отсчет времени работы машины, фиксировать календарное время, указывать на окончание заданного промежутка, времени при выполнении той или иной задачи. Контроллеры (К). Эти устройства служат для управления внешними устройствами (ВУ). Каждому ВУ соответствует свой контроллер. Электронные модули-контроллеры реализуются на отдельных печатных платах, вставляемых внутрь системного блока. Такие платы часто, называют адаптерами ВУ (от адаптировать приспосабливать). После получения команды от микропроцессора контроллер функционирует автономно, освобождая микропроцессор от выполнения специфических функций, требуемых для того или другого конкретного ВУ. Контроллер содержит регистры двух типов регистр состояния (управления) и регистр данных. Эти регистры часто называют портами ввода-вывода. За каждым портом закреплен определенный номер адрес порта. Через порты пользователь может управлять ВУ, используя команды ввода-вывода. Программа, выполняющая по обращению из основной выполняемой программы операции ввода-вывода для конкретного устройства или группы устройств ПЭВМ, входит в состав ядра операционной системы ПЭВМ. Для ускорения обмена информацией между микропроцессором и внешними устройствами в ПЭВМ используется прямой доступ к памяти (ПДП). Контроллер ПДП, получив сигнал запроса от внешнего устройства, принимает управление обменом на себя и обеспечивает обмен данными с ОП, минуя центральный микропроцессор. В это время микропроцессор продолжает без прерывания выполнять текущую программу. Прямой доступ к памяти, с одной стороны, освобождает микропроцессор от непосредственного обмена между памятью и внешними устройствами, а с другой стороны, позволяет значительно быстрее по сравнению с режимом прерываний удовлетворять запросы на обмен. Информационная модель ЭВМ Обработка чисел, символьной информации, логическая обработка, обработка сигналов это все частные случаи общего понятия под названием «обработка информации». Дня ЭВМ характерен признак: информация представляется с помощью двоичных целых чисел. Существует три этапа обработки информации: хранение двоичной информации; передача от одного хранилища к другому; преобразование. 5
6 ЭВМ можно представить как совокупность узлов, соединенных каналом связи. Узлы соединяют в себе функции хранения и преобразования. По каналам связи передается информация от узла к узлу. Некоторые узлы могут иметь специальную функцию ввода информации в систему и вывода из нее. Модель не имеет ограничений на связи между отдельными узлами. Реализовать такую систему весьма сложно. Реально существующие системы имеют ряд ограничений на связи и четкое функциональное назначение отдельных узлов. Функции отдельного узла могут зависеть от его состояния. Состояние узла описывается значениями его внутренних полей (регистров), может определяться процессом его функционирования или задаваться извне. Состояние узла будем называть его режимом. Физически режим может определяться значением регистра узла. Тогда установить режим узла означает присвоить регистру определенное значение. 1. Узлы хранения имеют: вместимость максимальную, среднюю или минимальную-скорость выборки; разрядность выборки. 2.Преобразующие узлы имеют скорость преобразования. 3.Каналы определяются: скоростью передачи информации (пропускная способность)- разрядностью передачи. Из множества возможных соединений отбираются несколько типовых схем, обеспечивающих простоту, возможность реконфигурации (расширения), надежность, стандартизацию и т.д. Можно отметить следующие схемы: с шинной организацией; специализированные процессоры (каналы); схемы с коммутацией; архитектуры с распределенными функциями (распределенный интеллект); с конвейерной организацией. Классификация технических средств информатизации Технические средства информатизации это совокупность систем, машин, приборов, механизмов, устройств и прочих видов оборудования, предназначенных для автоматизации различных технологических процессов информатики, причем таких, выходным продуктом которых является информация (данные), используемые для удовлетворения информационных потребностей в разных областях деятельности общества. Все технические средства информатизации в зависимости от выполняемых функций можно разделить на шесть групп: 1. Устройства ввода информации: - Текста 6
7 - Местоуказания (мышь, световое перо, трекбол, графический планшет, джойстик) - Мультимедиа (графика (сканер и цифровая фотокамера), звук (магнитофон, микрофон), видео (веб-камера, видеокамера)) 2. Устройства вывода информации: - Текста (монитор); - Мультимедиа (графика (принтер, плоттер), звук (наушники, акустические системы), видео (видеомагнитофон, видеокамера)) 3. Устройства обработки информации: - Микропроцессор - Сопроцессор 4. Устройства передачи и приема информации: - Модем - Сетевая карта 5. Многофункциональные устройства: - Устройства копирования - Устройства размножения - Издательские системы 6. Устройства хранения информации Как следует из приведенной выше классификации, большая часть современных технических средств информатизации в той или иной мере связана с ЭВМ персональными компьютерами (ПК). Устройства ввода и вывода являются непременным и обязательным элементом любой ЭВМ, начиная с самой первой и заканчивая современными ПК, поскольку именно эти устройства обеспечивают взаимодействие пользователя с вычислительной системой. Все устройства ввода/вывода персонального компьютера относятся к периферийным устройствам, т.е. подключаемым к микропроцессору через системную шину и соответствующие контроллеры. На сегодняшний день существуют целые группы устройств (например, устройства местоуказания, мультимедиа), которые обеспечивают эффективную и удобную работу пользователя. Главным устройством вычислительной машины является микропроцессор, обеспечивающий в наиболее общем случае управление всеми устройствами и обработку информации. Для решения специфических задач, например, математических вычислений современные персональные компьютеры оснащаются сопроцессорами. Эти устройства относятся к устройствам обработки информации. Устройства передачи и приема информации (или устройства связи) являются непременными атрибутами современных информационных систем, которые все больше приобретают черты распределенных информационных систем, в которых информация 7
8 хранится не в одном месте, а распределена в пределах некоторой сети. Модем (модулятор-демодулятор) устройство, преобразующее информацию в такой вид, в котором ее можно передавать по телефонным линиям связи. Внутренние модемы имеют PCI-интерфейс и подключаются непосредственно к системной плате. Внешние модемы подключаются через порты COM или USB. Сетевой адаптер (сетевая плата) электронное устройство, выполненное в виде платы расширения (может быть интегрирован в системную плату) с разъемом для подключения к линии связи. Устройства хранения информации занимают не последнее место среди всех технических средств информатизации, поскольку используются для временного (непродолжительного) или длительного хранения обрабатываемой и накапливаемой информации. Многофункциональные устройства стали появляться сравнительно недавно. Отличительная особенность этих устройств заключается в сочетании целого ряда функций (например, сканирование и печать или печать и брошюровка печатных копий, и т.д.) по автоматизации действий пользователя. Материнские платы Материнская плата (Motherboard) основной компонент каждого ПК. Называется главной (Mainboard), или системной, платой. Это самостоятельный элемент, который управляет внутренними связями и взаимодействует с внешними устройствами. Материнская плата является основным элементом внутри ПК, влияющим на производительность компьютера в целом. Конструктивно материнская плата является главной платой ПК, на которой размещены все его основные элементы, линии соединения и разъемы для подключения внешних устройств. Тип установленной материнской платы определяет общую производительность системы, а также возможности модернизации ПК и подключения дополнительных устройств. Наиболее известными среди фирм производителей материнских плат в настоящее время являются Intel, FICO, LackyStar, ASUStec. Структура типовой материнской платы: процессор, установленный в специальный разъем и охлаждаемый радиатором с вентилятором; микросхемы кэш-памяти второго уровня (внешней). В современных процессорах эти микросхемы устанавливаются на плату картриджа центрального процессора; слоты для установки модулей оперативной памяти; слоты для установки карт расширения. Как правило, на материнских платах имеются разъемы для карт стандарта ISA и PCI. Современные модели материнских плат оборудованы дополнительно слотом AGP. Наличие слотов и возможность установки в них 8
9 любых карт расширения (видеоадаптера, звуковой карты, модема, карты АЦП и других) определяет открытую архитектуру ПК; микросхема перепрограммируемой памяти, в которой хранятся программы BIOS, программы тестирования ПК, загрузки операционной системы, драйверы устройств, начальные установки; разъемы для подключения накопителей HDD, FDD. Все компоненты материнской платы связаны между собой системой проводников (линий), по которым происходит обмен информацией. Эту совокупность линий называют информационной шиной, или просто шиной (Bus). Взаимодействие между компонентами и устройствами ПК, подключенными к разным шинам, осуществляется с помощью так называемых мостов, реализованных на одной из микросхем Chipset. Размеры материнской платы, а также отверстия внутри платы, которые соединяют ее с дном корпуса, стандартизованы. При выборе материнской платы необходимо согласовать ее размеры с типом корпуса ПК, а при ее установке следует исключить контакт с дном и боковыми металлическими панелями корпуса во избежание короткого замыкания. Формфактор материнской платы общая стратегия расположения на ней основных микросхем, слотов, ее форма и размер. Формат материнских плат типоразмера Baby-AT появился в 1982 г. Материнские платы данного формата могут быть установлены практически в любой корпус, за исключением корпусов уменьшенной высоты и Slimline. Именно поэтому они получили наибольшее распространение. В настоящее время корпорация Intel сняла с производства материнские платы Baby-AT и перешла на выпуск материнских плат спецификации АТХ. В 1995 г. корпорация Intel предложила новую спецификацию АТХ для материнской платы и корпуса ПК. Спецификация АТХ для материнских плат предусматривает: интеграцию на материнской плате стандартных периферийных устройств: контроллеров дисководов и винчестеров, параллельных и последовательных портов, а также (по мере необходимости) видео- и звуковых адаптеров, модемов и интерфейсов локальных сетей; наличие встроенной двойной панели разъемов ввода/вывода размером 15,9Х4,4 см, находящейся на тыльной стороне материнской платы; изменение местоположения CPU и модулей памяти на материнской плате. CPU и модули памяти располагаются около вентилятора блока питания: они не мешают картам расширения, их легко заменять; перемещение разъемов контроллеров ввода/вывода, интегрированных в материнской плате, ближе к накопителям, что способствует уменьшению длины внутренних кабелей. Все преимущества материнской платы АТХ проявляются в том случае, если она устанавливается в соответствующий корпус. Разработаны следующие модификации материнских плат АТХ: Mini-ATX, Micro АТХ, Flex ATX. 9
10 Слоты расширения Для расширения функций ПК на SB устанавливаются разъемы, называемые слотами расширения. Они бывают следующих типов ISA, EISA, VLB, PCI, AGP. В настоящее время на SB для массового использования устанавливаются PCI, AGP. Для установки большинства типов периферийных устройств в современном ПК предназначен слот PCI (1992г.). Разъемы PCI обычно самые короткие на плате, белого цвета, разделенные перемычкой на две неравные части. Скорость передачи данных по шине PCI около 500 Мбайт/с. Эти слоты пронумерованы, при этом нумерация начинается с правой стороны (если смотреть с лицевой стороны системного блока) Разъемы-слоты типа ISA (промышленная стандартная архитектура, 1984г.) гораздо более слабые в отношении пропускной способности, чем слоты PCI. По внешнему виду они напоминают слоты PCI, только они почти в полтора раза длиннее и цвет их не белый, а черный. На новых материнских платах, как правило, такие слоты не встречаются. Слот AGP ускоренный графический порт (66 МГц), предназначен для установки современных видеокарт. Пропускная способность Мб/с, На современных SB может использоваться слот AMR или CNR (самый короткий на плате, темного цвета), который предназначен для установки звуковых плат или внутренних модемов. Системная плата имеет разъемы (слоты) для установки модулей оперативной памяти. Для модулей ОЗУ используются 30-, 72- и 168-контактные разъемы, они сгруппированы в 2-4 слотах. Слоты с 30 и 72 контактами рассчитаны на модули памяти типа SIMM; 168- контактные слоты предназначены для современных модулей DIMM. С точки зрения поддерживаемой оперативной памяти, важными характеристиками СП являются также число слотов памяти, рабочая тактовая частота памяти, общая емкость поддерживаемой памяти. На данный момент существует также несколько типов разъемов для установки оперативной памяти. Такие как: SIMM, DIMM. SIMM (модуль памяти с одним рядом контактов) - модуль памяти, вставляемый в зажимающий разъем, помимо компьютера использующийся также во многих адаптерах, принтерах и прочих устройствах. SIMM имеет контакты с двух сторон модуля, но все они соединены между собой, образуя как бы один ряд контактов. DIMM (модуль памяти с двумя рядами контактов) - модуль памяти, похожий на SIMM, но с раздельными контактами (172 pin то есть 2 x 84pin) контакты расположены с 2х сторон, но разделены в отличие от SIMM модулей, за счет чего увеличивается разрядность. Разъемы для подключения устройств 10
11 Разъемы для подключения дисковых устройств FDD (Floppy Disk Drivers - Накопитель на Гибких Магнитных Дисках) Конструктивно представляет из себя 12х2 контактный игольчатый разъем с возможностью подключения двух дисководов. Реализовано одновременное обращение только к одному устройству. HDD(Hard Disk Drivers - Накопитель на Жестких Магнитных Дисках) Конструктивно может быть выполнен в нескольких вариантах: IDE, SCSI IDE - более дешевый и в настоящее время самый распространенный интерфейс. Конструктивно представляет из себя 2х20 контактный игольчатый разъем. Стандартно контролер IDE имеет один такой разъем, к которому можно подключить до 2х дисковых устройств. Стандартно на материнской плате собраны 2а IDE контролера Primary и Secondary. Скорость передачи данных до 33, 66 или 100 Мбайт/с. (спецификация UltraDMA/33, UltraDMA/66, UltraDMA/100). SCSI - более дорогой и в настоящее время менее распространенный интерфейс. Один контролер может обслуживать от 1 до 32 устройств в зависимости от конструкции. Конструктивно различаются два типа SCSI: Контролер SCSI внешне представляет из себя плату расширения либо он встроен в материнскую плату на которой находятся 25х2 игольчатый разъем. Скорость обмена до 20МБ/с. Разъемы для подключения внешних устройств Параллельный порт (LPT), 25 контактный разъем. Предназначен для подключения принтера, сканера, а также внешних устройств для хранения и транспортировки информации (накопителей). Как правило, данный разъем на задней стенке системного блока единственный. Скорость передачи данных около 2 Мбайт/с. Последовательные порты (COM), 9 и 25 контактные разъемы. Скорость передачи данных около 112 Кбайт/с. Используются для подключения мыши, модема. Порт PS/2. появился в 1998 году и используется только для подключения мыши и клавиатуры. Последовательный порт и интерфейс USB. Порт и интерфейс FireWire (IEEE 1394). Скорость передачи до 50Мбайт/с. Был создан специально под видеокамеры. Контроллер и шина SCSI (скази). Один из самых старых и распространенных скоростных интерфейсов. Очень дорогой, поэтому редко используется. Применяется для подключения винчестеров. CMOS-память Важным компонентом, размещенным на системной плате является микросхема CMOSпамяти. Она питается от своего аккумулятора (батарейки) и поэтому является энергонезависимой (сохраняет информацию при отключении компьютера от сети). Память хранит информацию о параметрах многих устройств, входящих в ПК. Информация в ней может изменяться по мере необходимости, то есть память отслеживает 11
12 текущую конфигурацию компьютера, на что не способна микросхема BIOS. Функционирование ЭВМ с канальной организацией В основе этого типа организации ЭВМ лежит множественность каналов связи между устройствами и функциональная специализация узлов. Все фон-неймановские ЭВМ очень похожи друг на друга и алгоритм функционирования центрального процессора по сути ничем не отличается. Помимо уже знакомого набора устройств (центральный процессор, память, устройства ввода-вывода) в состав ЭВМ с канальной организацией входят устройства, называемые каналами. Канал это специализированный процессор, осуществляющий всю работу по управлению контроллерами внешних устройств и обмену данными между основной памятью и внешними устройствами. Устройства группируются по характерной скорости и подключаются к соответствующим каналам. «Быстрые» устройства (например, накопители на магнитных дисках) подсоединяются к селекторным каналам. Такое устройство получает селекторный канал в монопольное использование на все время выполнения операции обмена данными. «Медленные» устройства подключаются к мультиплексным каналам. Мультиплексный канал разделяется (мультиплексируется) между несколькими устройствам, при этом возможен одновременный обмен данными с несколькими устройствами. Доступ к оперативной памяти может получить и центральный процессор, и один из каналов. Для управления очередностью доступа имеется контроллер оперативной памяти. Он определяет приоритетную дисциплину доступа при одновременном обращении нескольких устройств к памяти. Наименьший приоритет имеет центральный процессор. Среди каналов больший приоритет имеют медленные каналы. Таким образом, приоритет обратно пропорционален частоте обращения устройств к памяти. За счет существенного усложнения организации ЭВМ упрощается архитектура вводавывода. Связь между отдельными узлами осуществляется по схеме, напоминающей треугольник. Операции обмена данными становятся более простыми. Канал, по сути, представляет собой специализированный «интеллектуальный» контроллер прямого доступа к памяти. Дня ускорения обмена данными реализованы несколько трактов обмена данными (процессор основная память и каналы основная память). О своем состоянии канал может информировать процессор с помощью прерываний. Все контроллеры внешних устройств подключаются к «своим» каналам с помощью стандартного интерфейса. Свобода подключения внешних устройств сохраняется благодаря стандартному протоколу интерфейса, при этом появляется возможность группировать устройства по характеристикам. Результатом введения каналов (специализированных процессоров ввода-вывода) является большая стандартизация и упрощение процессов обмена. С другой стороны, вводятся некоторые ограничения. Например, сохраняется только одна схема, напоминающая схему прямого доступа, с обменом информации между процессором и каналом по прерываниям. Канал, являясь хотя и специализированным, но все-таки процессором, выполняет свою канальную программу. Она состоит из канальных команд и хранится в оперативной памяти. Длина канальной программы произвольна, последняя команда канальной программы содержит признак конца. Подготовку канальной программы и загрузку ее в оперативную память осуществляет операционная система. После того как канальная 12
13 программа подготовлена, адрес ее начала размещается в фиксированной ячейке памяти, называемой словом адреса канала CAW (Chanel Adress Word). Внешние устройства ПЭВМ 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 печатающее устройство. В случае необходимости к ПЭВМ могут подключаться также дополнительные внешние устройства, например сканеры, стримеры, плоттеры или диджитайзеры. 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. Клавиатура (клавишное устройство) реализует диалоговое общение пользователя с ПЭВМ: ввод команд пользователя, обеспечивающих доступ к ресурсам ПЭВМ; запись, корректировку и отладку программ; ввод данных и команд в процессе решения задач. Центральную часть клавиатуры обычно занимают клавиши букв латинского и русского алфавита, служебных знаков, а также цифровые клавиши. В большинстве случаев одна клавиша используется для ввода нескольких разных знаков, причем переход между ними производится за счет одновременного нажатия соответствующей клавиши и одной или двух служебных функциональных клавиш (обычно клавиш Shift, Alt, Ctrl). В большинстве моделей клавиатуры (за исключением клавиатуры ПЭВМ классов LAPTOP, NOTEBOOK, HANDHELD) с правой стороны размещается дополнительная цифровая клавиатура, что создает удобства при необходимости частого ввода чисел. По периферии клавиатуры размещаются служебные функциональные клавиши: Enter, Esc, Delete, Insert, Tab и др., а также «программируемые» функциональные клавиши (F1 F12). Функциональные клавиши в программах выполняют в основном специальные операции. К примеру, клавиша Esc обычно означает «отмену» или «возврат», клавиша Insert «вставку» и т.п. Назначение программируемых функциональных клавиш Fl F12 более гибко: как правило, определяется в соответствующих программах и приводится в их документации. Служебные клавиши (Shift, Alt, Ctrl) и индикаторы режимов (Print screen, Caps Lock, Break) служат для переключения назначения алфавитно-цифровых клавиш, 13
14 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 (Home, End), а также на страницу вперед или назад (PgUp и PgDn). Типовые размеры клавиатуры 40x450x180 мм. При разработке клавиатуры учитывается возможность предельного сокращения нажатий на клавиши пользователем. Это достигается изменением значений отдельных клавиш программным путем. Клавиатура ПЭВМ передает МП не код символа, а порядковый номер нажатой клавиши и продолжительность времени каждого нажатия. Интерпретация смысла нажатой клавиши выполняется программным путем. Таким образом, кодировка клавиши оказывается независимой от кодировки символов, что значительно упрощает работу с клавиатурой. Устройства отображения информации К устройствам отображения информации относятся прежде всего мониторы, а также устройства, ориентированные на решение мультимедийных или презентационных задач: устройства формирования объемных (стереоскопических) изображений и проекторы. Монитор является важнейшим устройством отображения компьютерной информации. Типы современных мониторов отличаются большим разнообразием. По принципу действия все мониторы для ПК можно разделить на две большие группы: - на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), называемой кинескопом; - плоскопанельные, выполненные в основном на основе жидких кристаллов. Мониторы на основе ЭЛТ Мультимедийные мониторы Плоскопанельные мониторы Характеристики жидкокристаллических мониторов Проекционные аппараты Оверхед-проекторы и ЖК-панели Мультимедийные проекторы Выбор монитора: При выборе монитора следует провести тестирование качества выводимого на экран монитора изображения с помощью специальный утилиты, например, Nokia Monitor Test. В случае отсутствия специальных утилит используют визуальный контроль качества. Предварительно необходимо включить монитор и дать ему прогреться не менее 20 мин. После непрерывной работы в течение 1,5 2 ч можно заметить такой тип брака, как появление на экране слабо выраженных нарушений чистоты тона, хорошо заметных на белом фоне и с большого расстояния. На некоторых мониторах такой эффект может выражаться достаточно сильно. Например, весь экран может приобрести голубоватый оттенок, а пятна на нем желтоватый. Подобные проблемы связаны с термодеформацией маски ЭЛТ-монитора. Проверка фокусировки электронных пушек как в центре экрана, так и по углам производится путем наблюдения темного текста на светлом фоне в центре и в углах экрана. Буквы должны быть четкими и хорошо читаемыми, а на краях экрана пикселы не 14
15 должны размазываться или двоиться. Проверка сведения может быть выполнена путем наблюдения белых линий, отображаемых на черном фоне. Если на линии появляются полосы другого цвета, воспроизведение на данном мониторе мелких объектов, таких, как символы или линии, может быть невысокого качества. Геометрические искажения можно выявить путем перемещения объекта с постоянными размерами, например приложением любого окна небольшого размера к экрану и измерением его размеров в разных частях экрана. Если размеры окна изменяются в разных частях экрана, значит, присутствует геометрическое искажение, которое, скорее всего, нельзя исправить, особенно если в мониторе не предусмотрены изменяемые параметры настройки геометрии в достаточном количестве. Цветопередача может быть проконтролирована путем последовательного отображения на экране чистых красного, зеленого и синего цветов и наблюдения за тем, как эти цвета отображаются на экране. Если цвет отображается неправильно, значит, у монитора неверная цветопередача. Неравномерность засветки выявляют при выведении на экран полностью белого изображения. Яркость должна быть равномерной по всей площади и не должно быть заметно никаких явных цветных или темных пятен. Муар, или комбинационное искажение, проявляется на фоне или вокруг объектов в виде контуров линий, волн, ряби и т.д. Муар является следствием естественной интерференции, которая проявляется на всех ЭЛТ-мониторах. Муар зависит от используемого разрешения и размера монитора и лучше всего заметен именно в высоких разрешениях на мониторах с прекрасно сфокусированными лучами. Если виден муар, значит, монитор хорошо сфокусирован. Если муара вообще не наблюдается, значит, у монитора плохая фокусировка. В некоторых мониторах предусмотрена регулировка муара, что позволяет сделать его незаметным. Мониторы на основе ЭЛТ Мониторы на основе ЭЛТ наиболее распространенные устройства отображения информации. Используемая в этом типе мониторов технология была разработана много лет назад и первоначально создавалась в качестве специального инструментария для измерения переменного тока, т.е. для осциллографа. Конструкция ЭЛТ-монитора представляет собой стеклянную трубку, внутри которой находится вакуум. С фронтальной стороны внутренняя часть стекла трубки покрыта люминофором. В качестве люминофоров для цветных ЭЛТ используются довольно сложные составы на основе редкоземельных металлов иттрия, эрбия и др. Люминофор это вещество, которое испускает свет при бомбардировке его заряженными частицами. Для создания изображения в ЭЛТ-мониторе используется электронная пушка, которая испускает поток электронов сквозь металлическую маску или решетку на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора, которая покрыта разноцветными люминофорными точками. Электроны попадают на люминофорный слой, после чего энергия электронов преобразуется в свет, т.е. поток электронов заставляет точки люминофора светиться. Эти светящиеся точки люминофора формируют изображение на мониторе. Как правило, в цветном ЭЛТ-мониторе используются три электронные пушки, 15
16 в отличие от одной пушки, применяемой в монохромных мониторах. На пути пучка электронов обычно находятся дополнительные электроды: модулятор, регулирующий интенсивность пучка электронов и связанную с ней яркость изображения; фокусирующий электрод, определяющий размер светового пятна; размещенные на основании ЭЛТ катушки отклоняющей системы, которые изменяют направление пучка. Любое текстовое или графическое изображение на экране монитора состоит из множества дискретных точек люминофора, называемых пикселами и представляющих собой минимальный элемент изображения-растра. Формирование растра в мониторе производится с помощью специальных сигналов, поступающих на отклоняющую систему. Под действием этих сигналов производится сканирование луча по поверхности экрана по зигзагообразной траектории от левого верхнего угла до правого нижнего. Ход луча по горизонтали осуществляется сигналом строчной (горизонтальной) развертки, а по вертикали кадровой (вертикальной) развертки. Перевод луча из крайней правой точки строки в крайнюю левую точку следующей строки (обратный ход луча по горизонтали) и из крайней правой позиции последней строки экрана в крайнюю левую позицию первой строки (обратный ход луча по вертикали) производится посредством специальных сигналов обратного хода. Мониторы такого типа называются растровыми. Электронный луч в этом случае периодически сканирует экран, образуя на нем близко расположенные строки развертки. По мере движения луча по строкам видеосигнал, подаваемый на модулятор, изменяет яркость светового пятна и образует видимое на экране изображение. Разрешающая способность монитора определяется числом элементов изображения, которые он способен воспроизводить по горизонтали и вертикали, например, 640 х 480 или 1024x768 пикселов. В отличие от телевизора, где видеосигнал, управляющий яркостью электронного пучка, является аналоговым, в мониторах ПК используются как аналоговые, так и цифровые видеосигналы. В связи с этим мониторы для ПК принято разделять на аналоговые и цифровые. Первыми устройствами отображения информации ПК были цифровые мониторы. В цифровых мониторах управление осуществляется двоичными сигналами, которые имеют только два значения: логическая 1 и логический 0 («да» и «нет»). Уровню логической единицы соответствует напряжение около 5 В, уровню логического нуля не более 0,5 В. Поскольку те же уровни «1» и «0» используются в широко распространенной стандартной серии микросхем на основе транзисторно-транзисторной логики (TTL Transistor Transistor Logic транзисторно-транзисторная логика), цифровые мониторы называют TTL-мониторами. Первые TTL-мониторы были монохромными, впоследствии появились цветные. В монохромных цифровых мониторах точки на экране могут быть только светлыми или темными, различаясь яркостью. Электронно-лучевая трубка монохромного монитора имеет только одну электронную пушку; она меньше цветных ЭЛТ, благодаря чему монохромные мониторы компактнее и легче других. Кроме того, монохромный монитор работает с более низким анодным напряжением, чем цветной (15 кв против кв), поэтому потребляемая им мощность значительно ниже (30 Вт вместо Вт у цветных). В кинескопе цветного цифрового монитора содержатся три электронные пушки: для красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue) цветов с раздельным управлением, поэтому его называют RGB-монитором. Цифровые RGB-мониторы поддерживают и монохромный режим работы с 16
17 отображением до 16 градаций серого цвета. Аналоговые мониторы, так же как и цифровые, бывают цветными и монохромными, при этом цветной монитор может работать в монохромном режиме. Главная причина перехода к аналоговому видеосигналу состоит в ограниченности палитры цветов цифрового монитора. Аналоговый видеосигнал, регулирующий интенсивность пучка электронов, может принимать любое значение в диапазоне от 0 до 0,7 В. Поскольку этих значений бесконечно много, палитра аналогового монитора неограничена. Однако видеоадаптер может обеспечить только конечное количество градаций уровня видеосигнала, что в итоге ограничивает палитру всей видеосистемы в целом. Для понимания принципа формирования растра цветных мониторов следует представлять механизм цветового зрения. Свет это электромагнитные колебания в определенном диапазоне длин волн. Человеческий глаз способен различать цвета, соответствующие различным областям спектра видимого излучения, который занимает лишь незначительную часть общего спектра электромагнитных колебаний в диапазоне длин волн от 0,4 до 0,75 мкм. Совокупное излучение длин волн всего видимого диапазона воспринимается глазом как белый свет. Глаз человека имеет рецепторы трех типов, ответственные за восприятие цвета и различающиеся своей чувствительностью к электромагнитным колебаниям различных длин волн. Одни из них реагируют на фиолетовосиний, другие на зеленый, третьи на оранжево-красный цвет. Если на рецепторы свет не попадает, глаз человека воспринимает черный цвет. Если все рецепторы освещаются одинаково, человек видит серый или белый цвет. При освещении объекта часть сиси отражается от него, а часть поглощается. Плотность цвета определяется количеством поглощенного объектом света в данном спек тральном диапазоне. Чем плотнее цветовой слой, тем меньше акта отражается и, как следствие, более темным получается оттенок цвета (тон). Физиологические особенности цветового зрения исследовались М.В. Ломоносовым. В основу разработанной им теории цветовою зрения положен экспериментально установленный факт, что все цвета могут быть получены путем сложения трех световых потоком с высокой насыщенностью, например, красного, зеленого и си него, называемых основными или первичными. Обычно световое излучение возбуждает все рецепторы человеческого глаза одновременно. Зрительный аппарат человека анализирует свет, определяя в нем относительное содержание различима излучений, а затем в мозгу происходит их синтез в единый цвет. Благодаря замечательному свойству глаза трехкомпонентности цветного восприятия человек может различать любой из цветовых оттенков: достаточно информации только о количественном соотношении интенсивностей трех основных цветов, поэтому нет необходимости в непосредственной передаче всех цветов. Таким образом, благодаря физиологическим особенностям цветового зрения, значительно сокращается объем информации о цвете и упрощаются многие технологические решения, связанные с регистрацией и обработкой цветных изображений. Еще одним важным свойством цветового зрения является пространственное усреднение цвета, которое заключаемся в том, что если на цветном изображении имеются близко 17
18 расположенные цветные детали, то с большого расстояния цвета отдельных деталей неразличимы. Все близко расположенные цветные детали будут выглядеть окрашенными в один цвет. Благодаря этому свойству зрения в электронно-лучевой трубке монитора формируется цвет одного элемента изображения из трех цветов расположенных рядом люминофорных зерен. Указанные свойства цветового зрения использованы при разработке принципа действия ЭЛТ цветного монитора. В электронно-лучевой трубке цветного монитора расположены три электронные пушки с независимыми схемами управления, а на внутреннюю поверхность экрана нанесен люминофор трех основных цветов: красного, синего и зеленого. Электронный луч каждой пушки возбуждает точки люминофора, и они начинают светиться. Точки светятся по-разному и представляют собой мозаичное изображение с чрезвычайно малыми размерами каждого элемента. Интенсивность свечения каждой точки зависит от управляющего сигнала электронной пушки. В человеческом глазу точки с тремя основными цветами пересекаются и накладываются друг на друга. Изменением соотношения интенсивностей точек трех основных цветов получают требуемый оттенок на экране монитора. Для того чтобы каждая пушка направляла поток электронов только на пятна люминофора соответствующего цвета, в каждом цветном кинескопе имеется специальная цветоделительная маска. В зависимости от расположения электронных пушек и конструкции цветоделительной маски различают ЭЛТ четырех типов, используемые в современных мониторах: ЭЛТ с теневой маской (Shadow Mask) наиболее распространены в большинстве мониторов, производимых LG, Samsung, Viewsonic, Hitachi, Belinea, Panasonic, Daewoo, Nokia; ЭЛТ с улучшенной теневой маской (EDP Enhenced Dot Pitch); ЭЛТ со щелевой маской (Slot Mask), в которой люминофорные элементы расположены в вертикальных ячейках, а маска сделана из вертикальных линий. Вертикальные полосы разделены на ячейки, содержащие группы из трех люминофорных элементов трех основных цветов. Этот тип маски применяется фирмами NEC и Panasonic; ЭЛТ с апертурной решеткой из вертикальных линий (Aperture Grill). Вместо точек с люминофорными элементами трех основных цветов апертурная решетка содержит серию нитей, состоящих из люминофорных элементов, выстроенных в виде вертикальных полос трех основных цветов. По этой технологии производятся трубки Sony и Mitsubishi. Конструктивно теневая маска представляет собой металлическую пластину из специального материала, инвара, с системой отверстий, соответствующих точкам люминофора, нанесенным на внутреннюю поверхность кинескопа. Температурная стабилизация формы теневой маски при ее бомбардировке электронным пучком обеспечивается малым значением коэффициента линейного расширения инвара. Апертурная решетка образована системой щелей, выполняющих ту же функцию, что и отверстия в теневой маске. Оба типа трубок (с теневой маской и апертурной решеткой) имеют свои преимущества и области применения. Трубки с теневой маской дают более точное и детализированное изображение, поскольку свет проходит через отверстия в маске с четкими краями. 18
19 Поэтому мониторы с такими ЭЛТ рекомендуется использовать при интенсивной и длительной работе с текстами и мелкими элементами графики. Трубки с апертурной решеткой имеют более ажурную маску, они меньше заслоняют экран и позволяют получить более яркое, контрастное изображение в насыщенных цветах. Мониторы с такими трубками хорошо подходят для настольных издательских систем и других приложений, ориентированных на работу с цветными изображениями. Минимальное расстояние между люминофорными элементами одинакового цвета в теневых масках называется Dot Pitch (шаг точки) и является индексом качества изображения. Шаг точки обычно измеряется в миллиметрах. Чем меньше значение шага точки, тем выше качество воспроизводимого на мониторе изображения. Среднее расстояние между точками люминофора называется зерном. У различных моделей мониторов данный параметр имеет значение от 0,2 до 0,28 мм. В ЭЛТ с апертурной решеткой среднее расстояние между полосами называется Strip Pitch (шаг полосы) и измеряется в миллиметрах. Чем меньше величина шага полосы, тем выше качество изображения на мониторе. Нельзя сравнивать размер шага для трубок разных типов: шаг точек (или триад) трубки с теневой маской измеряется по диагонали, в то время как шаг апертурной решетки, иначе называемый горизонтальным шагом точек, по горизонтали. Поэтому при одинаковом шаге точек трубка с теневой маской имеет большую плотность точек, чем трубка с апертурной решеткой. Для примера: 0,25 мм шага точки приблизительно эквивалентно 0,27 мм шага полосы. Помимо электронно-лучевой трубки монитор содержит управляющую электронику, которая обрабатывает сигнал, поступающий напрямую от видеокарты ПК. Эта электроника должна оптимизировать усиление сигнала и управлять работой электронных пушек. Выведенное на экран монитора изображение выглядит стабильным, хотя на самом деле таковым не является. Изображение на экране воспроизводится в результате процесса, в ходе которого свечение люминофорных элементов инициируется электронным лучом, проходящим последовательно по строкам. Этот процесс происходит с высокой скоростью, поэтому кажется, что экран светится постоянно. В сетчатке глаза изображение хранится около 1/20 с. Это означает, что если электронный луч будет двигаться по экрану медленно, глаз воспримет это как отдельную движущуюся яркую точку, но когда луч начинает двигаться с высокой скоростью, прочерчивая на экране строку 20 раз в секунду, глаз увидит равномерную линию на экране. Если обеспечить последовательное сканирование лучом экрана по горизонтальным линиям сверху вниз за время меньшее 1/25 с, глаз воспримет равномерно освещенный экран с небольшим мерцанием. Движение самого луча происходит настолько быстро, что глаз не в состоянии его заметить. Считается, что мерцание становится практически незаметным при частоте повторения кадров (проходов луча по всем элементам изображения) примерно 75 раз в секунду. Высвеченные пикселы экрана должны продолжать светиться в течение времени, которое необходимо электронному лучу, чтобы просканировать весь экран и вернуться снова для активизации данного пиксела при прорисовке уже следующего кадра. Следовательно, минимальное время послесвечения должно быть не меньше периода смены кадров изображения, т. е. 20 мс. ЭЛТ-мониторы имеют следующие основные характеристики. Диагональ экрана монитора расстояние между левым нижним и правым верхним углом экрана, измеряемое в дюймах. Размер видимой пользователю области экрана 19
20 обычно несколько меньше, в среднем на 1", чем размер трубки. Производители могут указывать в сопровождающей документации два размера диагонали, при этом видимый размер обычно обозначается в скобках или с пометкой «Viewable size», но иногда указывается только один размер размер диагонали трубки. В качестве стандарта для ПК выделились мониторы с диагональю 15", что примерно соответствует см диагонали видимой области. Для работы в Windows желательно иметь монитор размером, по крайней мере, 17". Для профессиональной работы с настольными издательскими системами (НИС) и системами автоматизированного проектирования (САПР) лучше использовать монитор размером 20" или 21.". Размер зерна экрана определяет расстояние между ближайшими отверстиями в цветоделительной маске используемого типа. Расстояние между отверстиями маски измеряется в миллиметрах. Чем меньше расстояние между отверстиями в теневой маске и чем больше этих отверстий, тем выше качество изображения. Все мониторы с зерном более 0,28 мм относятся к категории грубых и стоят дешевле. Лучшие мониторы имеют зерно 0,24 мм, достигая 0,2 мм у самых дорогостоящих моделей. Разрешающая способность монитора определяется количеством элементов изображения, которые он способен воспроизводить по горизонтали и вертикали. Мониторы с диагональю экрана 19" поддерживают разрешение до 1920* и выше. Тип электронно-лучевой трубки следует принимать во внимание при выборе монитора. Наиболее предпочтительны такие типы кинескопов, как Black Trinitron, Black Matrix или Black Planar. Мониторы этих типов имеют особое люминофорное покрытие. Потребляемая мощность монитора указывается в его технических характеристиках. У мониторов 14" потребляемая мощность не должна превышать 60 Вт. Покрытия экрана необходимы для придания ему антибликовых и антистатических свойств. Антибликовое покрытие позволяет наблюдать на экране монитора только изображение, формируемое компьютером, и не утомлять глаза наблюдением отраженных объектов. Существует несколько способов получения антибликовой (не отражающей) поверхности. Самый дешевый из них протравливание. Оно придает поверхности шероховатость. Однако графика на таком экране выглядит нерезко, качество изображения низкое. Наиболее популярен способ нанесения кварцевого покрытия, рассеивающего падающий свет; этот способ реализован фирмами Hitachi и Samsung. Антистатическое покрытие необходимо для предотвращения прилипания к экрану пыли вследствие накопления статического электричества. Защитный экран (фильтр) должен быть непременным атрибутом ЭЛТ-монитора, поскольку медицинские исследования показали, что излучение, содержащее лучи в широком диапазоне (рентгеновское, инфракрасное и радиоизлучение), а также электростатические поля, сопровождающие работу монитора, могут весьма отрицательно сказываться на здоровье человека. По технологии изготовления защитные фильтры бывают: сеточные, пленочные и стеклянные. Фильтры могут крепиться к передней стенке монитора, навешиваться на верхний край, вставляться в специальный желобок вокруг экрана или надеваться на монитор. Сеточные фильтры практически не защищают от электромагнитного излучения и статического электричества и несколько ухудшают контрастность изображения. Однако эти фильтры неплохо ослабляют блики от внешнего освещения, что немаловажно при 20
Модуль 2. Архитектура компьютера 1. Совокупность устройств, предназначенных для автоматической или автоматизированной обработки информации это: 1) информационная система 2) информационные технологии 3)
Тема 2.1. Основные составляющие и блоки компьютеров Компьютер это универсальное электронное программноуправляемое устройство, предназначенное для автоматической обработки, хранения и передачи информации.
Устройства выведения информации I. Дисплей (монитор) (рис.1.18, 1.19). Рис. 1.18. CRT дисплей 23 Рис. 1.19. LCD дисплей Виды дисплеев 1. CRT (Cathode Ray Tube) или ЭЛТ (электроннолучевая трубка) дисплей
Введение в ПК. История создания ПК. Устройство ПК. Информатика. Лекция 3. Часть 1. История создания компьютера Слово «Компьютер» означает «вычислитель», т.е. устройство для вычислений. 1642 г. Блез Паскаль
Внутренние устройства компьютера Внутренние устройства ПК Внутренними считаются устройства, располагающиеся в системном блоке. Доступ к некоторым из них имеется на лицевой панели, что удобно для быстрой
Устройство персонального компьютера и его основные характеристики Компакт-диск Дискета Внешняя память Процессор Внутренняя память Информационная магистраль Устройство ввода Устройство вывода Сканер Принтер
Тестирование по теме «Устройство ПК» 11 класс Процессор 1. Какие блоки входят в состав процессора? 1) арифметико-логическое устройство 2) устройство управления 3) регистры 4) контроллеры 5) постоянное
Микропроцессор: основные элементы и характеристики 10 класс Учитель МБОУ «Школа 91» Сафонова Л.Ф Микропроцессор: основные элементы и характеристики Центральный процессор это устройство компьютера, предназначенное
Информатика Аппаратное обеспечение информационных технологий Средства информационных технологий Информационная технология Алгоритмические средства (brainware) Аппаратные средства (hardware) Программные
Глава 4 Программно-технические системы реализации информационных процессов Компьютер универсальная 17 техническая система обработки информации Появление компьютеров полностью изменило все существовавшие
Технические средства цифровых систем ЭВМ можно представить как совокупность узлов, соединенных каналом связи. Узлы соединяют в себе функции хранения и преобразования. По каналам связи передается информация
СОСТАВ И НАЗНАЧЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ КОМПЬЮТЕРА Термин «компьютер» происходит от английского слова Computer вычислитель, т.е. программируемое электронное устройство, предназначенное для автоматизированной обработки
Раздел 11. Архитектура компьютера. Основные компоненты и их назначение Основные компоненты компьютера, их функциональное назначение и принципы работы. Программный принцип работы компьютера. По своему назначению
В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип. Модульность позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить
8.ПРИМЕРНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ ПО ДИСЦИПЛИНЕ 1.Системы счисления. Позиционные и непозиционные системы счисления. Представление смешанного числа в любой системе счисления. 2.Системы счисления.
Содержание Предисловие...5 1. Основы микропроцессорной техники... 7 1.1. Персональный компьютер общие сведения... 7 1.2. Цифровая информация... 12 1.3. Основы архитектуры микропроцессорных систем... 13
Тема Урок АППАРАТНОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРА 2 Структурная схема компьютера Принципы работы аппаратных средств компьютера Г Л Аппаратное обеспечение персонального компьютера система взаимосвязанных
Магистрально-модульный принцип построения компьютера МАГИСТРАЛЬНО-МОДУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА Процессор В основу архитектуры современных ПК положен магистрально-модульный принцип: построение компьютера
УСТРОЙСТВА И НАЗНАЧЕНИЯ МАТЕРИНСКОЙ ПЛАТЫ Затулин А.Г. Балаковский инженерно-технологический институт филиал «Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» Балаково, Россия Zatulin A.G.
Архитектура современных вычислительных средств Классификация по принципу действия Аналоговый компьютер (АВМ) Аналоговый компьютер - аналоговая вычислительная машина (АВМ), которая представляет числовые
Лабораторная работа 3 Архитектуры с фиксированным набором устройств Тема программы: Архитектура ЭВМ. Архитектуры с фиксированным набором устройств Цель работы: получить представление об архитектуре с фиксированным
ЛЕКЦИЯ Раздел 3.СРЕДСТВА ИНФОРМАЦИОННЫХ И КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ТЕМА 3.1. АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРОВ Основные характеристики компьютеров. Внешние устройства, подключаемые к компьютеру. Виды программного
20.11.2014 ПЕРВОЕ ЗНАКОМСТВО С КОМПЬЮТЕРОМ Устройство и основные характеристики персонального компьютера (ПК) Домашнее задание: 7, 8, стр. 40-47 УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА. АРХИТЕКТУРА ФОН НЕЙМАНА Джон фон
Лекция 2. Тема 1. Аппаратное обеспечение (HARDWARE) - Понятие автоматизации вычислений; - Классификация компьютеров; - Устройство персонального компьютера; - Периферийные устройства; - Система «Тонкий
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Тема : Общая характеристика и классификация технических средств информатизации
1. Технические средства информатизации -аппаратный базис информационных технологий
Технические средства информатизации - это совокупность систем, машин, приборов, механизмов, устройств и прочих видов оборудования, предназначенных для автоматизации различных технологических процессов информатики, причем таких, выходным продуктом которых является информация (данные), используемые для удовлетворения информационных потребностей в разных областях деятельности общества.
В процессе своего развития человеческое общество прошло этапы проникновения в тайны материи, научилось управлять различными видами энергии и, наконец, вступило в эпоху информатизации. До середины XIX в., когда доминирующими были процессы сбора и накопления информации, средства информатизации представляли собой перо, чернильницу и бумагу.
На смену примитивным средствам информационной техники в конце XIX в. пришли механические: пишущая машинка, телефон, телеграф, что послужило базой для принципиальных изменений в технологии обработки информации. Лишь спустя много лет информационные процессы запоминания и передачи информации были дополнены процессами ее обработки . Это стало возможным с появлением во второй половине XX в. такой информационной техники, как электронные вычислительные машины (ЭВМ), положившие начало информационным технологиям .
Информационные технологии базируются на следующих технических достижениях:
Новые средства накопления информации на машиночитаемых носителях (магнитные ленты, кинофильмы, магнитные и лазерные диски и т.п.);
Системы дистанционной передачи информации (локальные вычислительные сети, сети передачи данных, телефонная сеть, радиосвязь, спутниковая связь и др.);
Автоматизированная обработка информации с помощью компьютера по заданным алгоритмам.
Естественно, что информационные технологии строятся на сочетании аппаратных средств, программных средств и творческой мысли создателей, как этих средств, так и компьютерных технологий.
Специалисты называют аппаратные средства компьютерной техники Hardware (скобяные товары или жесткая проволока), а программное обеспечение -- Software (мягкая проволока). Сочетание «Hardware&Software », переводимое как «твердый и мягкий», -- профессиональный термин. В России программы на профессиональном сленге иногда называют новым словом «софтвер », а компьютер и периферию -- «железом ». Приоритетность роли программных или аппаратных средств в информационных технологиях не подлежит обсуждению, поскольку без программного обеспечения любой самый совершенный компьютер представляет собой набор электронных плат.
Технические средства информатизации представляют собой совокупность компьютерной техники и ее периферийных устройств -- Hardware, обеспечивающих сбор, хранение и переработку информации, и коммуникационной техники (телефон, телеграф, радио, телевидение, спутниковая связь, сети ЭВМ), осуществляющей дистанционную передачу информации. информатизация технический технология информация
Создание ЭВМ в середине XX в. является одним из самых выдающихся достижений в истории человечества. Постоянное развитие индустрии компьютерной техники и других технических средств информатизации за короткий срок превратилось в один из определяющих факторов научно-технического прогресса. Многие крупные научно-технические проекты современности в области космических исследований, атомной энергетики, экологии не могли бы претворяться в жизнь без применения технических средств информатизации. На протяжении последних десятилетий информационные технологии, базирующиеся на современных технических средствах информатизации, все активней вторгаются в различные сферы человеческой деятельности. Несомненна тесная взаимосвязь совершенствования программного обеспечения, технических средств информатизации и наукоемких технологий, на базе которых они производятся. Разработка нового программного обеспечения требует создания все более совершенных технических средств, что, в свою очередь, стимулирует разработку новых высокопроизводительных и экономичных технологических процессов для производства технических средств информатизации.
2 . Классификация ТСИ
Все технические средства информатизации в зависимости от выполняемых функций можно разделить на шесть групп:
1. Устройства ввода информации :
Местоуказания (мышь, световое перо, трекбол, графический планшет, джойстик)
Мультимедиа (графика (сканер и цифровая фотокамера), звук (магнитофон, микрофон), видео (веб-камера, видеокамера))
2. Устройства вывода информации :
Текста (монитор);
Мультимедиа (графика (принтер, плоттер), звук (наушники, акустические системы), видео (видеомагнитофон, видеокамера))
3. Устройства обработки информации:
Микропроцессор
Сопроцессор
4. Устройства передачи и приема информации:
Сетевая карта
5. Многофункциональные устройства:
Устройства копирования
Устройства размножения
Издательские системы
6. Устройства хранения информации
Как следует из приведенной выше классификации, большая часть современных технических средств информатизации в той или иной мере связана с ЭВМ - персональными компьютерами (ПК).
Устройства ввода и вывода являются непременным и обязательным элементом любой ЭВМ, начиная с самой первой и заканчивая современными ПК, поскольку именно эти устройства обеспечивают взаимодействие пользователя с вычислительной системой.
Все устройства ввода/вывода персонального компьютера относятся к периферийным устройствам , т.е. подключаемым к микропроцессору через системную шину и соответствующие контроллеры . На сегодняшний день существуют целые группы устройств (например, устройства местоуказания, мультимедиа), которые обеспечивают эффективную и удобную работу пользователя.
Главным устройством вычислительной машины является микропроцессор , обеспечивающий в наиболее общем случае управление всеми устройствами и обработку информации. Для решения специфических задач, например, математических вычислений современные персональные компьютеры оснащаются сопроцессорами. Эти устройства относятся к устройствам обработки информации .
Устройства передачи и приема информации (или устройства связи) являются непременными атрибутами современных информационных систем, которые все больше приобретают черты распределенных информационных систем, в которых информация хранится не в одном месте, а распределена в пределах некоторой сети.
Модем (модулятор-демодулятор) - устройство, преобразующее информацию в такой вид, в котором ее можно передавать по телефонным линиям связи. Внутренние модемы имеют PCI-интерфейс и подключаются непосредственно к системной плате. Внешние модемы подключаются через порты COM или USB.
Сетевой адаптер (сетевая плата) - электронное устройство, выполненное в виде платы расширения (может быть интегрирован в системную плату) с разъемом для подключения к линии связи.
Устройства хранения информации занимают не последнее место среди всех технических средств информатизации, поскольку используются для временного (непродолжительного) или длительного хранения обрабатываемой и накапливаемой информации.
Многофункциональные устройства стали появляться сравнительно недавно. Отличительная особенность этих устройств заключается в сочетании целого ряда функций (например, сканирование и печать или печать и брошюровка печатных копий, и т.д.) по автоматизации действий пользователя.
ТСИ в общем случае можно представить в виде информационно-вычислительного комплекса, содержащего собственно компьютер с его основными устройствами, а также дополнительные, или периферийные устройства.
К числу основных устройств персонального компьютера, располагающихся в его системном блоке, относят материнскую плату , процессор , видеоадаптер (видеокарту), звуковую карту , средства обработки видеосигнала , оперативную память , TV-тюнер . В системном блоке располагаются также приводы и дисководы для накопителей информации различных типов: на гибких и жестких дисках, компакт-дисках типа CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD.
Все разнообразие функций, выполняемых периферийными устройствами при решении различных задач, можно разделить на несколько групп, как показано нарис. 1.1 .
Устройства отображения информации служат для обработки видеоинформации и ее представления для визуального восприятия. Это прежде всего мониторы, изготовленные на базе широкого спектра современных технологий. Формирование объемных изображений осуществляется с помощью шлемов виртуальной реальности, 3D-очков и 3D-мониторов различного принципа действия. Для решения задач, связанных с демонстрацией информации на экране для большой аудитории, применяют оверхед-проекторы , жидкокристаллические панели и мультимедийные проекторы.
Для обеспечения взаимосвязи между компьютером и устройством отображения информации служит видеоадаптер , выполняющий преобразование цифрового сигнала, циркулирующего внутри ПК, в аналоговые электрические сигналы, подаваемые на монитор. Для компьютерной обработки сигналов таких устройств, как телевизионный тюнер, видеомагнитофон, видеокамера, т.е. преобразования их из аналоговой в цифровую форму, применяют специальные средства обработки видеосигнала, например, видеобластер .
Звуковая и акустическая системы компьютера обеспечивают обработку и воспроизведение аудиоинформации.
Устройства ввода информации представляют собой совокупность устройств управления и ввода данных. Эти функции выполняют клавиатура, мышь, джойстик. Для ввода информации в ПК все более широко применяются световое перо, сканер, цифровая камера, дигитайзер. Особым разнообразием конструктивных решений отличаются сканеры. Они бывают планшетные , роликовые , барабанные, проекционные, ручные и многофункциональные.
Печатающие устройства (принтеры) служат для вывода на твердые, как правило, бумажные носители текстовой информации. По принципу действия принтеры весьма разнообразны: ударные , струйные , лазерные , светодиодные , термические . Для вывода графической информации в виде чертежей используют плоттеры . Функционирование пишущих блоков плоттеров основано на тех же принципах, что и принтеров, а по конструкции они подразделяются на планшетные и рулонные.
Средства телекоммуникаций предназначены для дистанционной передачи информации. К ним относятся пейджеры , радиотелефоны , персональные терминалы для спутниковой связи, обеспечивающие передачу звуковой и текстовой информации. Факсимильные аппараты , осуществляющие процесс дистанционной передачи изображения и текста, подразделяются на термографические, электрографические, струйные, лазерные, фотографические, электрохимические и электромеханические. Модемы в основном используются для обмена информацией между компьютерами через телефонную линию и конструктивно выполняются как внешними, функционирующими автономно, так и внутренними, встраиваемыми в аппаратуру.
Широко распространенными средствами работы с информацией на твердых носителях являются многочисленные устройства копировальной техники : электрографические, термографические, диазографические, фотографические, электронно-графические. Для уничтожения конфиденциальной информации на твердых носителях используются специальные устройства -- шреддеры .
Контрольные вопросы:
1. Что принято за единицу измерения количества информации?
2. Какие единицы измерения информации вам известны, их соотношение?
3. Каким образом можно измерить количество информации? Привести формулы, связывающие между собой количество возможных исходов N и количество информации I
4. Как кодируются символы текста?
5. Какие существуют кодировки русских букв?
6. Чем различаются существующие кодировки русских букв?
7. В чем разница между традиционными 8-битными кодировками и новой кодировкой Unicode?
8. От каких параметров зависит качество двоичного кодирования звука?
9. Каким образом производится двоичное кодирование графической информации?
10. Что входит в состав технических средств информатизации?
11. Привести классификацию ТСИ.
Упражнения
Упражнение 1.
1). Какое количество информации получит второй игрок в игре «Угадай число», если первый игрок загадал число: 32, 128?
2). Какое количество информации необходимо для кодирования одной точки изображения при палитре из 16 цветов?
Упражнение 2.
Используя Таблицу символов, запишите последовательность десятичных числовых кодов в кодировке Windows (CP1251) для слова компьютер.
Упражнение 3.
Используя Таблицу символов, а затем Калькулятор, запишите последовательность двоичных числовых кодов в кодировке Windows (СР1251) для слова бит.
Упражнение 4.
Используя Блокнот, определите, какие слова в кодировке Windows (СР1251) заданы последовательностями числовых кодов:
225, 224, 233, 242
11011101,11000010,11001100
Упражнение 5.
Используя Блокнот, определите, какие слова в кодировке MS-DOS (СР866) заданы последовательностями числовых кодов:
161, 160, 169, 226
10011101, 10000010, 10001100
Упражнение 6.
В последнее время начал использоваться графический режим с глубиной цвета 32 бит. Определите:
1). Какое количество цветов отображается на экране при этой глубине цвета?
2). Какой объем видеопамяти необходим для реализации данной глубины цвета при различных разрешающих способностях экрана?
Упражнение 7.
1). Какое количество уровней звукового сигнала кодируется в устаревших 8-битных звуковых картах?
2). Рассчитайте объем моноаудиофайла длительностью 10 секунд при 16-битном кодировании и частоте дискретизации 44 Кгц.
Источники
http://qo.do.am/publ/teorija/tekhnicheskie_sredstva_informatizacii/tema_1_2_obshhaja_kharakteristika_i_klassifikacija_tekhnicheskikh_sredstv_informatizacii/62-1-0-1080
http://qo.do.am/publ/teorija/tekhnicheskie_sredstva_informatizacii/62
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Цели и задачи отдела "Информатизации и компьютерных технологий" Брянской городской администрации. Характер и уровень конфиденциальности обрабатываемой информации. Состав комплекса технических средств. Программно-аппаратные средства защиты информации.
курсовая работа , добавлен 14.01.2013
Характеристика информационных революций и их значения. Теоретико-методологические подходы к информатизации общества. Роль информатизации общества в развитии средств массовой информации. Социальные проблемы и варианты их решения в условиях информатизации.
курсовая работа , добавлен 27.11.2010
Перепланировка кабинета для приема граждан в Управлении Пенсионного фонда РФ по г. Заречному Пензенской области до защищенного объекта информатизации. Выявление угроз объекту информатизации. Разработка перечня технических мероприятий по защите информации.
курсовая работа , добавлен 24.06.2013
Общая характеристика технических средств информационных технологий. Жизненный цикл технических информационных технологий, его основные этапы и отличительные особенности. Определение необходимости технической поддержки определенного вида деятельности.
реферат , добавлен 05.11.2010
Характеристики объекта информатизации ОВД, с точки защищаемой информации. Способы утечки информации. Разработка предложений по защите информации на объекте информатизации ОВД. Алгоритм выбора оптимальных средств инженерно-технической защиты информации.
курсовая работа , добавлен 28.08.2014
Развитие информационных технологий. Концепция информатизации железнодорожного транспорта. Задачи автоматизации управления эксплуатационной работой и ремонтом технических средств хозяйств пути. Технологии хозяйств и служб в области управления кадрами.
презентация , добавлен 10.03.2015
Экономические и социальные цели информатизации. Классификация задач по степени их формализованности и задания, решаемые разными группами работников. Этапы развития информационных технологий. Стратегии внедрения системы поддержки и принятия решений.
реферат , добавлен 02.12.2010
Концепции информатизации высшего образования: массовая компьютерная грамотность и формирование новой информационной культуры мышления. Роль информационных технологий в современном обществе. Социальные последствия процесса информатизации образования.
реферат , добавлен 23.02.2012
Цели и направления информатизации общества. Состав инфраструктуры информатизации. Факторы, влияющие на становление информационных технологий. Анализ состояния государственных информационных ресурсов. Информатизация в социальной и экономической сферах.
контрольная работа , добавлен 23.06.2011
Проект оснащения организации техническими средствами защиты информации. Стоимость технических средств, позволяющих предотвратить утечку акустической информации за пределы контролируемого помещения и обеспечить конфиденциальность переговоров и совещаний.
Развитие технологий повлекло за собой информатизацию общества. Сегодня трудно представить себе дом, в котором не было бы телевизора и компьютера, человека, который не умеет пользоваться интернетом. прочно и уверенно проникают во все сферы нашей жизни. Не стала исключением и система образования. Сегодня проблемами внедрения занимается не только министерство, но и центр информатизации и оценки качества образования, расположенный в городе Иваново.
Определение проблемы
Информатизация образования - это довольно сложная современная тенденция, связанная с внедрением в учебно-образовательный процесс различного рода информационных средств, работающих на основе микропроцессоров, а также электронной продукции и новых педагогических технологий, базирующихся на использовании ИКТ для обучения.
Информатизация образования, в первую очередь, направлена на разработку методов и средств, ориентированных на реализацию основных воспитательных и образовательных педагогических целей с помощью использования новейших достижений компьютерной техники. Сюда относится компьютерное обучение школьников, овладение ими современными достижениями ИКТ, модернизация методов, и форм обучения, его содержания.
Цели
Процесс информатизации образования имеет свои цели. К ним относится:
1. Создание благоприятных условий для доступа к учебной, научной и культурной информации.
2. Интенсификации взаимодействия участников педагогического процесса с помощью применения средств информатизации.
3. Изменение модели управления образованием.
4. Повышение качества образования за счет использования ИКТ.
Основные причины
Развитие информатизации образования имеет следующие предпосылки:
Стремительный процесс информатизации общества в целом. Так, на сегодняшний день все больше и больше людей имеют персональные компьютеры, подключаются к всемирной сети, в том числе школьники, студенты.
Рост технических возможностей средств информатики и снижение их стоимости, что делает их более доступными. Практически в каждой школе есть свой компьютерный класс, а большинство и университетов устанавливают компьютеры, мультимедийные проекторы и доски в каждой аудитории.
Курс на формирование новой информационной среды общества, инфосферы. Естественно, что при таких перспективах важно научить школьников и студентов правильно и с пользой использовать ИКТ.
Основы процесса
Информатизация сферы образования основывается на достижении педагогических и компьютерных наук, таких как:
Информатика;
Кибернетика;
Теория систем;
Дидактика.
Благодаря им в образование внедряются не только новые компьютерные технологии, с помощью которых учащиеся могут более эффективно овладевать знаниями, но и разрабатываются методы и подходы к обучению, его контролю. Создаются электронные учебники, тесты, образовательные программы, которые используют как новейшие достижения информатики, так и основополагающие принципы дидактики.
Основные направления информатизации образования
Для реализации основных целей центр информатизации качества образования предлагает проводить работы по следующим направлениям:
1. Компьютеризация образовательных учреждений, в которую входит не только обеспечение школ и университетов компьютерами, но и периферийным оборудованием, таким как мультимедийные проекторы и доски, принтеры, сканеры, модемы и прочее.
2. Подключение образовательных учреждений к сети интернет. В дальнейшем это позволит ученикам пользоваться непосредственно во время урока, а учителя смогут проводить уроки удаленно либо же посещать дистанционные курсы повышения квалификации на рабочем месте.
3. Создание и реализация технологий дистанционного обучения. На сегодняшний день данная форма обучения считается одной из наиболее перспективных. Но в тоже время дистанционное образование имеет ряд недостатков, среди которых можно выделить высокую стоимость курсов и несколько непроработанную систему контроля знаний. В дальнейшем планируется тщательно проработать методику обучения и снизить его стоимость, что позволит сделать его доступным каждому.
4. Создание единой информационной системы мониторинга обучения, что поможет проводить своевременные срезы знаний, определять недостатки и преимущества того или иного способа обучения. Это одна из главных задач, которую преследует информатизация. при этом должно значительно вырасти, считают эксперты.
5. Обеспечение образовательных учреждений электронными учебными пособиями, соответствующими образовательным программам. В последнее время популярной стала и проблема разработки электронных учебников, которые позволят значительно повысить эффективность обучения. В тоже время, на сегодняшний день отсутствуют единые, составленные согласно учебной программе, учебники. В большинстве случаев учителя самостоятельно разрабатывают электронные пособия для своих учеников.
6. Открытие информационных образовательных центров, в которых не только ученики, но и учителя смогут повысить свою компьютерную грамотность, ознакомиться с новейшими информационными технологиями и методами их применения в образовательной сфере.
7. Информатизация образования - это и создание нормативно-правовой базы по внедрению в учебный процесс информационных коммуникационных технологий. Естественно, что для внедрения новых технологий необходима законодательная база, которая не только зафиксирует права и обязанности, порядок внедрения ИКТ, но и учтет вопрос авторских прав на электронные пособия.
Преимущества информатизации
Отметим основные преимущества данного процесса.
1. Совершенствование методов и технологий отбора учебных материалов.
2. Введение новых специализированных дисциплин, связанных с изучением информатики и информационных технологий как в университетах, так и в школах.
3. Изменение в методике преподавания традиционных школьных дисциплин, не связанных с информатикой. К примеру, использование компьютеров на уроках биологии или химии позволит проводить опыты путем моделирования их с помощью специальных программ.
4. Дополнительная мотивация обучающихся, которая приводит к повышению эффективности обучения. Замечено, что уроки с более интересны детям, чем традиционные.
5. Информатизация системы образования также позволит создать новые формы взаимодействия в ходе обучения: ученик - компьютер.
6. Совершенствование системы управления образованием.
7. Развитие альтернативного и логического мышления.
8. Формирование стратегий поиска решения учебных и практических задач с помощью ИКТ.
9. Индивидуализация обучения.
Недостатки использования ИКТ в обучении
Несмотря на свою привлекательность и массу преимуществ, информатизация современного образования имеет и ряд существенных недостатков:
1. Ограничение живого общения между учителем и учениками. При использовании ИКТ основная роль в обучении постепенно отходит техническим средствам, учитель же, по большей части, занимается отбором необходимого материала и последующей его презентацией.
2. Снижение коммуникативных навыков из-за наличия диалога: ученик - компьютер. Чем больше времени учащийся общается с техническими средствами обучения, тем меньше времени остается на беседы с учителем и другими учениками. В такой ситуации существенно снижаются навыки коммуникации, что в дальнейшем негативно влияет и на социализацию.
3. Снижение социальных контактов, что напрямую связано с предыдущим пунктом. Общение с компьютером снижает уровень социальной активности не только на уроке, но и в жизни в целом.
4. Использование готовой информации. Используя современные ИКТ, дети все меньше времени уделяют поиску и обработке информации. Они берут из интернета уже готовые доклады и рефераты и зачитывают их. При этом они не проводят детального подбора и анализа материала, а берут уже готовые образцы. В дальнейшем таким детям будет довольно сложно самостоятельно писать курсовые и дипломные работы с высоким уровнем уникальности.
5. Постоянная работа за компьютером может стать причиной зависимости. Это серьезная проблема, которая может привести не только к проблемам с учебой, но и психическим, физиологическим отклонениям.
6. Снижение здоровья. Постоянная работа за компьютером отрицательно влияет на формирование осанки ребенка, его зрение.
Возможности
Центр информатизации образования отмечает, что внедрение ИКТ в образовательный процесс позволит:
Создать открытую систему образования, обеспечивающую возможность получения качественного самообразования. Процесс обучения станет дифференцированным и индивидуальным.
Внести изменения в организацию процесса познания и его смещение в сторону системного мышления.
Предоставить новые возможности для ускорения интеллектуального развития личности.
Разработать новые педагогические практики.
Организовать мгновенную обратную связь между учениками и средствами ИКТ.
Визуализировать учебную информацию.
Создать новую высокоэффективную систему управления образованием.
Трудности в реализации
Информатизация системы образования имеет две основные проблемы, которые существенно влияют на скорость внедрения ИКТ в учебный процесс.
1. Формирование постоянной потребности педагогов применять компьютеры. Переход на новую систему требует постоянного и непрерывного применения ИКТ в ходе обучения. На сегодняшний день далеко не все педагоги понимают значимость данного процесса и стремятся проводить занятия по старым стандартам, без использования технологий.
2. Необходимость непрерывного повышения педагога. При работе с ИКТ учитель должен постоянно совершенствоваться, узнавать новые методы и приемы работы, осваивать все новые и новые программы. Далеко не всех устраивает такое положение дел. Кроме того, как это ни прискорбно, далеко не все педагоги умеют пользоваться компьютером.
Средства информатизации
Еще один вопрос, который необходимо рассмотреть - средства информатизации образования. Это компьютерное аппаратное и программное обеспечение, которое используется для достижения образовательных целей.
К основным средствам информатизации относятся:
Средства для записи и воспроизведение звука и видео;
Радио и телетехника;
Проекционное и оптическое кинооборудование;
Компьютерные средства обучения - программы, учебники;
Телекоммуникационные средства обучения.
Ниже мы рассмотрим особенности применения компьютеров и электронных учебников в сфере образования.
Использование компьютеров в образовательном процессе
Как уже упоминалось, информатизация образования - это также и использование компьютеров в образовательном процессе. Данное направление получило название компьютеризации и подразумевает активное применение компьютерных технологий в процессе обучения.
Как можно разнообразить урок при помощи персонального компьютера?
- Ознакомить учеников с той или иной темой, подкрепив ее красочной презентацией. С ее помощью будет задействовано сразу два канала, отвечающих за прием информации - слух и зрение. В презентации могут быть не только картинки и таблицы, основные определения, но и видео, аудиоматериалы.
- Использование видеоматериалов - фильмов, видеороликов. Особенно удачно использование таких материалов при изучении истории, литературы, биологии и географии, химии, астрономии.
- Использование специальных компьютерных программ-модуляторов. С их помощью можно проводить различные опыты - физические или химические, моделировать галактики и системы в астрономии. Все, что для этого нужно - задать компьютеру данные.
- Использование программ-тренажеров. Наиболее известны программы для изучения языков, которые предлагают не только выбрать правильный вариант ответа, но и ввести перевод слова, оставить фразы из определенного набора букв.
- Введение компьютерного тестирования. Использование компьютеров для поверки знаний не только облегчит жизнь преподавателям, но и позволит добиться более точно оценивания. Компьютер сам в произвольном порядке задает ученикам вопросы из заложенной в него базы знаний и предлагает варианты ответов. В зависимости от того, сколько правильных даст ученик, выставляется итоговая оценка.
- Использование специальных справочных программ, словарей и переводчиков. Ведется работа и над электронными словарями и справочниками. Благодаря им ученики смогут найти нужную информацию в считанные минуты, всего лишь открыв нужную программу и введя ключевое слово для поиска.
Электронный учебник как одно из основных средств информатизации
Когда мы разбирали технологии информатизации образования, то упоминали и электронные учебники и пособия. Считается, что с их помощью учащиеся смогут намного лучше усвоить учебный материал. В чем же причины? В использовании не только текстового, но и мультимедийного материала.
Классический электронный учебник содержит в себе:
- Текстовую информацию. Это могут быть правила, факты, тексты для чтения.
- Графику. Сюда относят не только иллюстрации и фотографии, но и таблицы, схемы, графики.
- Аудио и видеоматериалы. Сюда относят аудиозаписи произведений, тексты для аудирований и пересказов и т. д., научно-документальные фильмы, благодаря которым учащиеся смогут лучше усвоить ту или иную тему.
- Блок проверочных заданий. Сюда относятся тесты и задания открытой формы. При этом важно, чтобы электронный учебник содержал поля для ввода ответов, мог проверять и анализировать их, указывая на допущенные ошибки.
- Блок справочной информации. Тут должны быть ссылки на дополнительные материалы, онлайн-библиотеки и другие информационные ресурсы.
Однако проблема состоит в том, что нет единого электронного учебника для преподавания того или иного предмета. Центр информатизации образования в дальнейшем обязан провести работу по созданию единых для всех учебников по предметам для дальнейшего их использования в школах.
Ивановский центр информатизации
На сегодняшний день наиболее заинтересован в решении данных проблем Ивановский центр информатизации и оценки качества образования.
Специалисты центра проводят работы в следующих направлениях:
1. Информатизация образовательных учреждений Ивановской области.
2. Обучение педагогов в области применения ИКТ.
3. Оценка качества образования в области.
4. Работа со школьниками в области ИКТ.
5. Проведение ежегодных курсов повышения квалификации для учителей ИКТ и информатики.
6. Презентация и содействие в приобретении новых учебников по ИКТ и информатике.
7. Создание банка программного обеспечения по курсу информатики и ИКТ.
8. Проведение семинаров и курсов по новым компьютерным технологиям.
9. Создание банка учителей информатики и ИКТ.
10. Работа лагеря "Юный информатик".
11. Дистанционная школа заочного обучения "Творите и общайтесь".
Выводы
Информатизация образования - это сложный и длительный процесс, направленный на внедрение в обучение средств ИКТ и новых методик обучения. Он имеет как преимущества, так и недостатки. Его основная цель состоит в повышении качества образования на всех уровнях.
