В среднем, число распылителей от 16 до 64, но существуют модели, где количество распылителей для черных чернил до 300, а для цветных до 416. Резервуар с чернилами может располагаться отдельно и через капилляры соединяться с печатающим узлом, а может быть встроенным в печатающий узел и заменяться вместе с ним.
Большинство современных струйных принтеров разрешают использовать картриджи для черно-белой и цветной печати. Цветная печать выполняется путем смешивания разных цветов в определенных пропорциях. Смешивание цветов не может дать чистый черный цвет и поэтому входит также черный цвет (Black). При цветной печати картридж имеет до 3 или 4 резервуаров с чернилами. Печатающий узел проходит по одному месту листа несколько раз, нанося нужное количество чернил разного цвета. После смешивания чернил, на листе появляется участок нужного цвета. Принтеру необходима специальная бумага, чтобы краска не расплывалась. Печать в режиме нормального качества составляет 3-4 страницы в минуту, а цветная печать выполняется немного дольше.
Матричные принтеры. В матричных принтерах для формирования изображения используется специальная головка, состоящая из множества специальных иголок, которые приводят в действие электромагнитом. При этом иголки ударяют через красящую ленту по бумаге и формируют изображение, состоящее из точек. Количество иголок лежит в диапазоне от 9 до 32 в головке. К недостаткам матричного принтера можно отнести низкое быстродействие, высокий шум. Данные принтеры используются до настоящего времени из-за их низкой стоимости, также стоимости расходных материалов, неприхотливости к типу используемой бумаги, можно печатать, используя копирку на нескольких листах.
Сублимационные принтеры. Данные принтеры используют для печати открыток, фотографий высокого качества. Изображение на носителе создается путем испарения (сублимации) красителя с пленок различных цветов. К достоинствам таких принтеров относят помимо высокого качества их портативность, низкую стоимость, отпечатки не чувствительны к влаге, однако стоимость расходного материала достаточно высокая.
Многофункциональные устройства. В последнее время получили распространение многофункциональные устройства (МФУ), в которых в одном устройстве объединены принтер, сканер, копир и факс, такое объединение технически рационально и удобно для работы. В МФУ, изготовленных по лазерной технологии, необходимо учитывать кроме требований к принтеру также и требования к факсу и сканеру. Достоинствами МФУ являются: более низкая стоимость по сравнению со сканером, принтером и факсом, купленными по отдельности, также МФУ требует меньше места. Недостатком является сложность устройства, оно чаще выходит из строя.
Подключение принтера. Для уменьшения загруженности компьютера при управлении принтером он имеет свой контроллер и буферную память, в которой хранится информация, выводимая на печать. Подключение принтера к компьютеру выполняется посредством параллельного или последовательного интерфейса. В настоящее время наиболее распространенным является интерфейс USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина).
После физического подсоединения к компьютеру, принтер нужно программно установить и настроить. В операционной системе Windows процессом печати управляет не программа, а операционная система, поэтому настройка выполняется с помощью программы Control Panel, после чего принтер становится доступным для всех программ. Управление принтером осуществляют драйверы, они поставляются вместе с принтером, но драйверы популярных моделей содержатся в комплекте Windows. При отсутствии "родного" драйвера, можно попробовать подобрать похожий из набора существующих драйверов в операционной системе или найти в Интернете на сайте фирмы-производителя.
Основные характеристики принтеров. При выборе принтеров необходимо обращать внимание на следующие основные параметры:
· производитель, тип принтера (струйный, лазерный, многофункциональное устройство, монохромный или цветной);
· максимальная скорость печати (стр./мин);
· емкость памяти принтера (в Мбайтах, например 32Мб);
· интерфейсы для подключения (например, USB 2.0, LPT);
· максимальное разрешение печати (dpi, например 1200х1200 точек на дюйм);
· емкость выходного лотка (в листах);
· максимальная плотность бумаги (г/м2);
· стоимость расходных материалов (новые картриджи, возможность их заправки), габариты, масса.
2.5.7. Сканеры
Ввод графической информации выполняют сканерами, графическими планшетами (дигитайзер), цифровыми камерами. Следует отметить, что сканеры позволяют вводить также и символьную информации. После ввода исходных материалов выполняется обработка специальной программой распознавания образа.
Сканер - это устройство для создания электронной копии текста или изображения исходного объекта. Сканированная информация затем обрабатывается с помощью специальной программы, например FineReader и сохраняется в виде текстового или графического файла. В зависимости от способа сканирования объекта, его допустимого размера, качества оптической системы, организации перемещения считывающего устройства относительно оригинала сканеры разделяют на планшетные, барабанные и ручные.
Планшетные сканеры - наиболее распространённый вид сканеров, поскольку обеспечивает достаточное быстродействие, хорошее качество, низкую стоимость.
Ручные сканеры – сканирование выполняется вручную, перемещением сканера с постоянной скоростью. Его единственным достоинством является невысокая цена и мобильность.
Барабанные сканеры - применяются в полиграфии, имеют высокое разрешение - порядка 10 тысяч точек на дюйм. Исходный объект располагается на поверхности прозрачного барабана и через входную щель втягивается барабаном в транспортный тракт и пропускается мимо неподвижного считывающего устройства. Барабанные сканеры не дают возможности сканировать книги, переплетенные брошюры и т.п.
Принцип действия сканера. Основным элементом сканера является CCD-матрица (Charge Coupled Device), называемая прибором с зарядовой связью (ПЗС) и представляющая собой матрицу, которая реагируют на свет при воздействии внешнего напряжения. От характеристик матрицы зависит качество распознавания изображения: простые матрицы распознают только наличие или отсутствие цвета, более сложные - оттенки серого цвета, матрицы высокого качества – распознают все цвета. Существует два способа сканирования: перемещение листа относительно неподвижной ПЗС-матрицы или перемещение светочувствительного элемента при неподвижном листе. Сканируемый объект освещается ксеноновой лампой или набором светодиодов, отраженный луч с помощью системы зеркал или линз проецируется на матрицу. Под действием света и внешнего напряжения, матрица генерирует аналоговый сигнал, который изменяется при перемещении относительно ее листа и интенсивности отображения разных элементарных фрагментов. Сигнал подается на аналогово-цифровой преобразователь, где он оцифровывается, то есть представляется в виде набора нулей и единиц и передается в память компьютера. Рис. 2.10 иллюстрирует принцип выполнения сканирования. Основными техническими характеристиками сканеров являются следующие:
· разрешающая способность. Сканер рассматривает любой объект как набор отдельных точек – пикселов, количество которых на единицу площади называется разрешающей способностью сканера и измеряется в dpi;
Рис.2.10. Принцип сканирования объекта
· глубина представления цветов. При преобразовании оригинала в цифровую форму сохраняются данные о любом пикселе изображения. Чем больше разрядов, тем качественней передаются цвета, большинство современных цветных сканеров поддерживает глубину цвета 24 разряда. Соответственно, сканер разрешает распознавать около 16 млн. цветов и можно качественно сканировать фотографии;
· метод сканирования. Качество сканированного цветного изображения зависит от количества проходов ПЗС-матрицы над объектом. Современные сканеры используют однопроходную методику, которая разделяет световой луч на составляющие с помощью призмы;
· скорость сканирования. Стандартная методика оценки производительности сканеров отсутствует, но разработчики используют в качестве характеристики скорости количество миллисекунд для сканирования одной строки иопределяется экспериментальным путем.
2.5.8. Графи́ческий планшет
Графи́ческий планше́т или дигитайзер (digitizer) - это устройство для ввода рисунков от руки непосредственно в компьютер. Графические планшеты используются для построения изображения и ввода в компьютер методом, близким к тому, как создается изображения на бумаге. Данные устройства обеспечивают ввод двухмерных или трехмерных изображений в форме растровых таблиц и являются специализированным графическим устройством для ввода. Дигитайзер состоит из пера и плоского планшета, чувствительного к нажатию или близости пера, также может прилагаться специальная мышь.
Разрешением планшета называется шаг считывания информации и измеряется количеством точек на дюйм dpi (dots per inch,). Типичные значения разрешения для современных планшетов составляет несколько тысяч dpi.
2.5.9. Плоттер
Высококачественный вывод чертежно-графических документов - одна из основных задач для компьютерных средств, применяемых в системах автоматизированного проектирования. Устройства, которые выполняют вывод информации в графической форме на различные виды носителей, называют графо-построителями или плоттерами (plotter). Пло́ттер обеспечивает автоматическое вычерчивание графической информации с высокой точностью таких как: схемы, рисунки, чертежи и т.д. на бумаге размером до A0. Плоттеры строят графические изображения посредством специального пера и бывают следующих типов:
· планшетные и рулонные;
· струйные, перьевые, электростатические;
· растровые и векторные.
В планшетных графопостроителях носитель неподвижно закреплен на плоском столе. Закрепление бывает электростатическим, вакуумным или механическим за счет пластинок, прижимающих бумагу, к электромагнитам, вмонтированным в поверхность стола. Специальной бумаги для плоттера не требуется. Имеются также графопостроители с перемещающимся носителем, например, барабанные графопостроители.
2.5.10. Стриммер
Стримеры – это накопители на магнитной ленте, отличающиеся сравнительно низкой стоимостью и невысокой производительностью, так как это устройства последовательного доступа. Необходимость в подобных внешних устройствах хранения данных возникает для выполнения периодического резервного копирования данных, но в настоящее время мало распространены.
2.5.11. Флэш-память
Флэш-память представляет собой энергонезависимую перезаписываемую полупроводниковую память. Такая память не требует напряжения для хранения данных, напряжение требуется только для выполнения записи или чтения данных. Название флэш-памяти было дано компанией Toshiba как характеристика скорости стирания микросхемы ("in a flash" - в мгновение ока). Флэш-память не содержит механических движущихся частей,как жёсткие или оптические диски, и построена на основе интегральных микросхем.
Данные флэш-память хранит в ячейках памяти, похожих на ячейки в динамической оперативной памяти DRAM, но в отличие от оперативной памяти данные в флэш-памяти не стираются после отключения напряжения. Флэш-память имеет значительно меньшее быстродействие и ограниченное количество циклов перезаписи информации (пимерно до 1.000.000 циклов). Информация на флэш-памяти может храниться очень длительное время (от 20 до 100 лет), основное преимущество ее по сравнению с жёстким диском заключается в значительно меньшем потреблении энергии, примерно в 10-20 раз, а также она значительно компактнее большинства других механических носителей. Благодаря низкому энергопотреблению, компактности, долговечности и относительно высокому быстродействию, флэш-память идеально подходит для использования в качестве накопителей в таких устройствах, как: цифровые камеры, сотовые телефоны, MP3-плееры, цифровые диктофоны, и т.п. Недостатком флэш-памятипо сравнению с жёсткими дисками является относительно малый объём: например, объём даже самых больших флэш-карт составляет 128 Гб, но работа над устранением данного недостатка ведётся постоянно.
2.5.12. Модем
Модем представляет собой устройство, реализующее обмен информацией между компьютерами по каналу связи, сам термин модем происходит от двух слов: мо дулятор - дем одулятор. Канал связи может быть кабельным, оптоволоконным, радиоканалом. В настоящее время все еще популярны модемы, использующие телефонные каналы связи. Данные, которые поступают из компьютера в модем, преобразуются в нем в аналоговый сигнал путем модуляции в соответствии с выбранным протоколом и направляются в телефонную линию. Модем, понимающий аналоговый сигнал, осуществляет демодуляцию (обратное преобразование сигнала) и передает цифровые данные в компьютер-приемник информации. К основным техническим характеристикам модемов можно отнести следующие:
· быстродействие передачи данных (бит/с или байт/с);
· используемые протоколы и способы обнаружения и исправления ошибок;
· используемый интерфейс.
По способу подключения модемы делятся на два вида: внешние и внутренние. Внешний модем подключается к одному из портов компьютера, а внутренний вставляется внутрь системного блока как плата расширения. На рис. 2.11 показаны внешний и внутренний модемы.
2.11. Внешний и внутренний модемы
2.5.13. Сетевая плата
Сетевая плата (сетевая карта, сетевой адаптер, Ethernet-адаптер) - устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети (рис. 2.12). Сетевая плата имеет разъёмы BNC (слева) и RJ45 (справа). Платы подразделяются на внутренние, которые вставляются в PCI-E слоты, а также на внешние - подключаются посредством интерфейсов USB или PCMCIA, встроенных в системную плату.
Рис.2.12. Сетевая плата
Для сопряжения с локальной сетью на плате есть разъём для коаксиального кабеля или витой пары. Сетевая плата также может выполнять некоторые вычислительные функции. Иногда сетевые платы решают также часть функций межсетевых экранов.
2.5.14. Тюнер
Тюнер (tuner - настройка на длину волны) - абонентское устройство, предназначенное для выделения и демодуляции сигнала. ТВ-тюнер является разновидностью тюнера для приёма телевизионного сигнала в различных форматах вещания и вывода изображения на компьютер или монитор. Такой тюнер может представлять собой как отдельное устройство с аудио – видео выходами, так и встраиваемую плату. По конструктивному исполнению ТВ-тюнеры бывают внешними, подключаемыми к компьютеру через порт USB, и внутренними, вставляемыми в слот материнской платы. Кроме того, большинство современных ТВ-тюнеров принимают FM-радиостанции. Тюнер настраивается на сигнал одной частоты, поэтому в аудио-видео устройства иногда устанавливают два тюнера одновременного просмотра одного канала и записи информации с другого. Тюнер может использоваться для просмотра спутникового и кабельного телевидения.
2.6. Тесты
Несмотря на то, что многие пользователи ПК считают себя его знатоками аппаратных средств ПК, желательно, все же проверить свой уровень знаний на предлагаемых тестах. Это позволит систематизировать и пополнить свои знания.
1. Диски CD-RW предназначены:
a. для считывания и однократной записи информации;
b. только для однократной или многократной записи информации;
c. только для считывания информации;
d. для считывания и многократной записи информации.
2. Арифметико-логическое устройство входит в состав:
a. устройства управления;
b. внешней памяти;
c. центрального процессора.
3. Модем – это:
a. устройство, преобразующее цифровые сигналы компьютера в аналоговый сигнал и обратно;
b. почтовая программа;
c. программа, с помощью которой осуществляется диалог между компьютерами;
d. мощный компьютер, к которому подключается остальные компьютеры.
4. Компьютер – это:
a. вычислительное устройство для обработки информации;
b. устройство для хранения цифровых данных;
c. машина для обработки непрерывных сигналов.
5. Производительность компьютера зависит от:
a. размера экрана монитора;
b. тактовой частоты компьютера;
c. напряжения питания;
d. скорости нажатия на клавиши.
6. Тактовая частота процессора - это:
a. число двоичных операций, совершаемых процессором в единицу времени;
b. количество тактов, выполняемых процессором в единицу времени;
c. число возможных обращений процессора к оперативной памяти в единицу времени;
d. скорость обмена информацией между процессором и ПЗУ.
7. Постоянное запоминающее устройство служит для:
a. хранения программы пользователя во время работы;
b. записи особо ценных прикладных программ;
c. хранения постоянно используемых программ;
d. хранения программ начальной загрузки компьютера и тестирования его устройств.
8. Для долговременного хранения информации служит:
a. оперативная память;
b. процессор;
c. магнитный диск;
d. буферная память.
9. Во время выполнения прикладная программа хранится:
a. в видеопамяти;
b. в процессоре;
c. в оперативной памяти;
d. в ПЗУ.
10. При отключении компьютера информация стирается:
a. из оперативной памяти;
b. из ПЗУ;
c. на магнитном диске;
d. на компакт-диске.
11. Для подключения компьютера к телефонной сети используется:
a. модем;
b. плоттер;
c. сканер;
d. дигитайзер.
12. Процессор ЭВМ образуют следующие блоки:
a. АЛУ + ОЗУ;
b. АЛУ + ВЗУ;
c. АЛУ + УУ;
d. ОЗУ + ВЗУ.
13. Какую функцию выполняют периферийные устройства:
a. управление работой ЭВМ по заданной программе;
b. обработку информации;
c. ввод и выдачу информации;
d. хранение информации.
14. Устройство вывода предназначено для:
a. обучения, игр, расчетов и накопления информации;
b. программного управления работой вычислительной машины;
c. передачи информации от компьютера к пользователю.
15. Устройством ввода является:
a. сканер;
b. принтер;
c. стример;
d. дисплей.
16. Что является основной характеристикой монитора:
a. цветовое разрешение;
b. тактовая частота;
c. дискретность;
d. время доступа к информации.
17. Какое устройство компьютера относится к внешним:
a. арифметико-логическое устройство:
b. центральный процессор:
c. принтер;
d. оперативная память.
18. Укажите верное высказывание:
a. внешняя память - это память высокого быстродействия и ограниченной емкости;
b. внешняя память предназначена для долговременного хранения информации, когда работает компьютер;
c. внешняя память предназначена для долговременного хранения информации независимо от того, работает компьютер или нет.
19. Что такое кэш-память:
a. энергонезависимая память;
b. сверхоперативная память, в которой хранятся наиболее часто используемые фрагменты оперативной памяти;
c. память, в которой хранятся системные файлы;
d. память, в которой обрабатывается одна программа.
20. К внешним запоминающим устройствам относится:
a. регистр;
b. кэш-память;
c. драйвер;
d. жесткий диск.
Ответы к тестам главы 2
| d | c | a | a | b | b | d | с | c | a | a | c | с | с | a | a | с |
| с | b | d |
Глава 3. Программное обеспечение компьютеров
3.1. Понятие и классификация программного обеспечения
Под программным обеспечением компьютера подразумевают набор программ, используемых системой и являющихся логическим продолжением аппаратных средств компьютера. Область применения компьютера определяет используемое программное обеспечение, которое можно разделить на следующие категории:
· прикладные программы - это программы, обеспечивающие выполнение задач пользователя в конкретной области;
· системные программы, включающие операционные системы и оболочки и выполняющие различные специальные функции, например: управление устройствами компьютера для их эффективного использования пользователем (процессором, системой памяти, периферийными устройствами), обеспечение интерфейса с пользователем, и многие другие, более детально рассматриваемые ниже;
· служебные программы (утилиты) – это комплекс встроенных в операционную систему или автономных программ для настройки и диагностики устройств компьютера, антивирусные программы, программы сжатия данных – архиваторы, драйверы, управляющие обменом данными с периферийными устройствами и многие другие;
· инструментальные программные системы, позволяющие разрабатывать пользователем программы решаемых задач на основе языков программирования, средств разработки и отладки программ (трансляторы, библиотеки подпрограмм, отладчики).
3.2. Назначение и функции операционных систем ПК
Операционная систе́ма (ОС) представляет собой комплекс системных и служебных программ, обеспечивающих управление всеми ресурсами компьютера и подключенными к нему устройствами, запуск прикладных программ, их взаимодействие между собой и с аппаратными средствами, а также диалог компьютера с пользователем. Операционная система автоматизирует процесс решения задач пользователя и освобождает его от деталей взаимодействия с аппаратурой, обеспечивая комфортный интерфейс с компьютером. В компьютерах используют операционные системы с различной архитектурой и функциональными возможностями и для их работы требуются разные компьютерные ресурсы, предоставляющие определенную степень сервиса для работы с аппаратными и программными средствами компьютера. После включения компьютера первой загружается в оперативную память операционная система.
С 1990-х годов наиболее распространёнными операционными системами для персональных компьютеров и серверов являются ОС семейства Microsoft Windows, системы семейства UNIX, особенно GNU/Linux. ОС включает следующие основные модули:
· ядро, выполняющее перевод с программного языка на язык компьютера, то есть в двоичные машинные коды и называемого командным интерпретатором;
· драйверы для управления устройствами компьютера и библиотеки, которые используют операционные системы, и другие программы, входящие в ее состав. Драйверы для многих стандартных устройств компьютера формируют базовую систему ввода-вывода BIOS – Base Input Output System, которая, как правило, хранится в энергонезависимой флэш-памяти. BIOS выполняет множество функции ввода-вывода информации. Также BIOS обеспечивает автоматическое тестирование основных аппаратных средств компьютера после его включения, вызывает блока начальной загрузки операционной системы.
· интерфейсные модули для взаимодействия пользователя с компьютером. Сегодня основным является графический интерфейс, используемый практически любой ОС. Процессор командного языка обрабатывает команды, поступающие в операционную систему от пользователя.
Операционная система компьютеров общего назначения в отличие от специализированных хранится на дисках и при включении компьютера она загружается с диска в оперативную память специальной программой загрузки, хранящейся в базовой системе ввода - вывода. Основными функциями операционной системы являются следующие:
· обеспечение взаимодействия с пользователем - пользовательский интерфейс;
· загрузка программ в оперативную память и управление процессом их выполнения;
· управление файловой системой и диспетчирование задач, выполняемых на компьютере
· управление обменом информацией между различными устройствами компьютера, управление периферийными устройствами, распределение ресурсов компьютера, управление виртуальной памятью (распределение задач);
· стандартизованный доступ к периферийным устройствам ввода-вывода;
· установка и удаление программ.
Операционные системы способны обеспечивать пакетный или диалоговый режим работы с пользователем. В пакетном режиме операционная система автоматически выполняет выбранную программу, а в диалоговом режиме ожидает команды пользователя и, получив их, переходит к выполнению, а затем возвращается в режим ожидания следующей команды.
Операционные системы можно классифицировать по следующим основным признакам:
· число пользователей, одновременно работающих в системе: многопользовательские и однопользовательские;
· число задач, одновременно выполняемых в системе: однозадачные и многозадачные, например: выполнять печать, набирать тексты, слушать аудио информацию и т.п.
· количество поддерживаемых процессоров: однопроцессорные и многопроцессорные;
· используемая файловая система;
· разрядность используемого кода: 32-, 64-разрядные;
· способ запуска ОС (дисковые OS-2, UNIX, Windows или недисковые ОС для специализированных управляющих компьютеров, хранящих операционную систему в флэш-памяти);
· тип интерфейса пользователя: командная строка или объектно-ориентированный графический интерфейс пользователя (GIU - Graffic Interface User);
· способ доступа пользователя к компьютеру: пакетная обработка, обработка в режиме разделения времени, операционные системы реального времени);
· вид использования ресурса: локальный или сетевой.
С развитием сетей и внедрением ПК в офисы потребовалась поддержка работы нескольких пользователей на одном компьютере и для настройки системы под пользователя хранятся различные профили. В случае реальной многопользовательской работы одновременно могут работать несколько человек на разных терминалах, но с одним ПК (Windows NT Terminal Server, Unix, Linux).
Еще одну группу составляют ОС, для которых не столько важен интерфейс, а важны характеристики быстродействия и надежности работы - это серверные ОС, например Windows NT Server, Novel Netware.
И последняя распространенная группа ОС - это ОС, встраиваемые в различные устройства, например, сотовые телефоны, органайзеры и прочие микроэлектронные устройства подобного класса, примером таких ОС можно назвать: Palm OS, Windows Mobile.
3.3. Основные операционные системы
MS-DOS. MS-DOS - это самая первая операционная система для персональных компьютеров типа IBM PC, появилась в 1981г. Она была настолько простой, насколько этого требовали первые ПК, которые мягко говоря давали очень мало возможностей развернуться. Она работала исключительно в диалоговом режиме: пользователь вводит с консоли команду - компьютер ее выполняет. Набор команд также был невелик (около сотни), причем основных и действительно используемых команд было не более 2-3 десятков. Век этой операционной системы оказался достаточно длинным: 19 лет и после появления ОС Windows 95 MS-DOS стала постепенно сдавать свои позиции, и сейчас она практически не используется, так как с 1999г. фирма Microsoft ее больше не поддерживает.
MS Windows. Первые версии ОС Microsoft продемонстрировала в 1983г., когда конкурент фирма Apple уже представила свою мощную графическую ОС Macintosh (Mac OS). Реальное же признание и распространение Windows получила только в 1995г., когда появилась ОС Windows 95. Начиная с данной версии, Windows обрела все свои лучшие черты: многозадачность, возможность выполнения 32-разрядных программ и что очень важно - отличный графический интерфейс пользователя GIU (Graffic Interface User). Windows размещала на экране картинки, названные пиктограммами, и теперь отпала необходимость утруждать себя запоминанием кодовых слов, а нужно просто указать на картинку указателем мышки на объект. ОС Windows 98 не добавила к интерфейсу Windows 95 практически ничего. Правда, пакет Internet Explorer, интегрировал рабочий стол с Интернетом настолько, что сама Windows превращалась в браузер Интернета. Windows Me добавила много ненужных мультимедиа элементов, которые другие программы выполняли намного лучше.