Историческо развитие на изчислителните устройства1. Механични изчислителни устройстваНай-ранните регистрирани изчислителни устройства се отнасят към периода от
преди 2000 години. Това са механичните сметала, които представлявали дървени рамки
с паралелно разположени пръчки и на тях нанизани мъниста или топки.
Математиката заедно с арабските числа си проправя път в Европа през VIII и IX век.
В началото на XVII век Джон Непер (откривателят на логаритмите) разработва система
от пръти (наречени по-късно “Неперови кости”), които се използвали за умножаване на
числа.
През XVII век се правят първите опити за механизиране на изчисленията. През 1623
година Вилхелм Шикард, университетски професор по математика и астрономия в
Тюбингенския университет, описва във вид на чертежи принцип на сумиращо
устройство. Не е известно дали този проект е реализиран, но съмнения в принципната
възможност за работа няма, тъй като по-късно в същия университет успешно е
реализирано такова устройство.
На Блез Паскал обикновено се приписва заслугата за създаване на първата
изчислителна машина (1642 година). Тя е можела да извършва събиране на числа,
въведени посредством позициониране на набор от шайби. Блез Паскал формулирал
основните проблеми, които трябва да бъдат решавани при разработване на
изчислителни устройства:
- по какъв начин да се представят числата в изчислителната машина ?
- как да се въвеждат числата в изчислителната машина?
- как да се извършват аритметични операции ?
- как да се показват резултатите от изчисленията?
През 1671 година Готфрид Лайбниц изобретява калкулатор, който чрез
последователно събиране и преместване, е реализирал операцията умножаване на
числа.
Дълго време се е смятало, че машините на Шикард и Блез Паскал са първите опити
за конструиране на машина за механизирани изчисления. През XX век се установява, че
съществува документация в архива на Леонардо да Винчи (1452 – 1519), която описва
във вид на схеми и чертежи сумиращо устройство. Специалисти от компанията IBM са
успели по тези чертежи да възпроизведат работещо сумиращо устройство.
Резултатите от изчисленията при механическите изчислителни устройства са се
определяли посредством крайното положение на зъбни колела и шайби, подобно на
отчитането на пробега на автомобилите от механичния спидометър.
Чарлз Бейбидж, професор по математика в Кеймбридж, Англия, се счита за баща на
съвременните компютри заради неговите изобретения в областта на механичните
изчислителни устройства. Най-напред, през 1812 година, той разработва така
наречената ‘различаваща’ машина за решаване на полиномиални уравнения по метода
на разликите. По-късно той разработва Аналитична машина – механичен цифров
компютър с общо предназначение, контролиран изцяло от програми. Тази машина е
била паралелен десетичен компютър, обработващ числа (думи) от по 50 десетични
цифри.
Аналитичната машина се смята за предшественик на съвременния компютър, защото
е имала всички основни елементи, които притежава съвременният компютър:
-Устройство за вход. Използвана е идея, заимствана от тъкачните станове в
текстилните фабрики, за въвеждане на числа посредством перфокарти. За първи път
перфокартите се използват от французина Джозеф Жакард за управление на процесите
при тъкачните станове;
-Управляващо устройство. Барабанна секция с множество ребра и пръчки (гвоздеи)
се е използвала за контрол и управление на работата на изпълнителното устройство
(процесора).
-Процесор (калкулатор). Машината съдържала стотици оси и хиляди зъбни колела,
чрез които се изпълнявали аритметични операции.
-Памет. Модул, съдържащ оси и зъбни колела, е можел да съхранява до 1000 50-
цифрови десетични числа.
-Изходно устройство. Плочи, пригодени за използване в печатни преси, служели за
извеждане на получаваните резултати.
Машината на Чарлз Бейбидж била първата програмируема машина. Първите
програми за управление на машината били разработвани от асистентката на Бейбидж,
Аугуста Ада Байрон, която се смята за първата програмистка. За съжаление, тази
изчислителна машина не била завършена окончателно, поради технологичните
ограничения в производствената база по това време. Идеята на Бейбидж е била
машината да се задвижва с пара.2 Електромеханични изчислителни устройстваИдеята за използване на перфокарти като носител на информация влиза в употреба
през 1890 година от Херман Холерит. На състезание за най-добър метод за подреждане
(сортиране) на информацията от преброяване на населението, Холерит предлага
устройство, използващо перфокарти. Без такова устройство обработката на данните би
отнело години, докато с тази машина работата приключила за 6 седмици. Холерит
основава компания за производство на сортиращи машини, която по късно прераства в
една от най-известните компании в компютърния бранш - IBM (International Business
Machines).
Машината на Холерит била изградена от електромеханични устройства като релета,
електрически двигатели и прецизна механика. Тя получила голямо разпространение в
началото на XX век за статистическа обработка на информация.
Конрад Цузе, немски инженер, ръководи няколко проекта за създаване на програмно
управляема изчислителна машина. Първият проект е завършен през 1938 година, като
създадената машина Z1 се оказала с незадоволителни показатели. Следващият проект
(машина Z2) не е завършен поради започване на втората световна война, но от
разработките се заинтересовали военните и през 1941 година е разработена
изчислителната машина Z3. Тя била изградена на основата на електромагнитни релета
(използвани в телефонните централи) като основни носители на информацията.
Машината се управлявала от програма, зададена върху перфорирана лента. В Z3 е
използвана двоична бройна система. Проектът е бил секретен и не са известни
резултатите от работата на машината. Подобни проекти са разработвани и в САЩ от
фирмите Bell, IBM и други.3 Електронни изчислителни устройства.В края на XIX и началото на XX век се правят важни открития в областта на
физиката и по-специално в електрониката. Открита е термоелектронната емисия,
конструирана е електронно-лъчевата тръба, електронните лампи започват да се
използват за създаване на различни електронни устройства. Създадени били първите
3
електронни логически схеми и тригерите, а чрез групиране на няколко тригера в едно
устройство е създаден регистърът – основата на електронната памет.
По времето, когато се разработват първите изчислителни машини с електромагнитни
релета, американският професор по теоретична физика Джон Атанасов (с български
произход) разработва електронен компютър през периода 1937 – 1942 година. Той
работи в Университета в щата Айова и заедно с асистента си Клифърд Бери разработва
компютър, който носи наименованието ABC (Atanasoff-Berry Computer).Джон Атанасов използвал в работата си съществуващите по това време
изчислителни инструменти, каквито са калкулаторът на Монро и табулаторът на
IBM, но те били бавни и неточни. Той бил уверен, че могат да бъдат разработени подобри изчислителни машини и стигнал до идеята, че изчислителните устройства трябва
да се основават на ‘цифров’ принцип. Затова се заема с разработване на проект за
създаване на “computing machines proper” (същинска изчислителна машина).
Съгласно проекта на Джон Атанасов е трябвало да бъдат създадени два малки
компютъра със специално предназначение. Първият е проектиран като прототип на
втория и е трябвало да демонстрира работоспособността на две важни идеи -
кондензатори да се използват като елементи за съхраняване на двоична информация
(заредено и незаредено състояние) и електронни логически схеми да се използват за
извършване на операции събиране и изваждане на двоични числа. Прототипът е
създаден за два месеца и през октомври 1939 година успешно са реализирани отделните
елементи на бъдещия компютър. Вторият прототип е реализиран частично в периода
1939 - 1942 година, но не е завършен докрай поради спиране на финансирането от
страна на правителството на САЩ. Преценката е била, че тези устройства са
безперспективни и поради включването на САЩ във втората световна война са
ограничени разходите за такива проекти. Атанасов и Бери завършили прототипа
самостоятелно, но не била реализирана публична демонстрация и той не получил
необходимата популярност по това време.
В изчислителната машина на Джон Атанасов са използвани около 300 електронни
лампи за изграждане на управляващите блокове и изпълнителното устройство. За
основа на логическата организация на компютъра е използвана двоична бройна
система. За съхраняване на информацията (памет) са използвани електрически
кондензатори, а за въвеждане и извеждане на информацията са включени перфокартни
устройства.
Компютърът на Джон Атанасов оказва голямо влияние за по-нататъшното развитие
на компютърните технологии. Това е първата изчислителна машина, която използва
електронни логически схеми за извършване на аритметични операции. Някои
концепции в нея намират масово приложение в съвременните компютърни технологии.
Такива са: използване на кондензатори като елементи на оперативната памет в
компютърните системи, регенерация на заряда на кондензаторите в паметта, разделяне
на паметта от логическите процеси и други.
Проектът на Джон Атанасов е наблюдаван по време на разработката много отблизо
от друг изобретател в областта на компютърните технологии, Джон Мокли. През 1945
година той заедно с Проспер Екарт създават на основата на проекта на Джон Атанасов
действащ електронен компютър ENIAC (electronic numerical integrator and computer) –
изключителна за времето си машина. Тя е извършвала над 5000 операции в секунда.
Използвана е за изчисляване на траекторията на снаряди в артилерията. Смята се, че
това е първият използваем компютър.
В ENIAC са използвани около 18000 електронни вакуумни лампи, а самата машина е
заемала 167 м2 площ. Консумирала е около 180 kW електрическа мощност.
Изпълнимите команди, които са съставлявали дадена програма, са били задавани чрез
специални електрически схеми и превключватели върху управляващо табло. За да се
изпълни друга програма е трябвало да се преработят схемите на това управляващо
табло.
По времето, когато Джон Атанасов работи върху своя проект, в Англия Морис
Уилкс със съдействието на Алан Тюринг разработва също електронен компютър с
наименование Colossus (Колос). През 1943 година този компютър е готов и се използва
за декодиране на германските секретни съобщения. Той е съдържал около 1500
електронни лампи. За съжаление, работата по този компютър дълго време е пазена в
дълбока секретност и работата на Уилкс и Тюринг не е получила необходимото
признание.
През 1967 година наследници на компанията, която основават Джон Мокли и
Проспер Екарт (Sperry Rand Corporation), водят съдебен процес срещу Honeywell Inc за
запазване на патент за първия електронен компютър ENIAC. Тогава се установява, че
голяма част от патентите за които претендират наследниците на Мокли и Екарт са
разработени в проекта на Джон Атанасов. В съдебния спор се включват и
представители на Джон Атанасов и след продължителен съдебен процес на 19
октомври 1973 година съдия Ърл Ларсън заличава патента на Мокли и Екарт и обявява
Джон Атанасов за изобретател на първия електронен цифров компютър.4 Компютри с фон Нойманова архитектураПрез 1945 година в колектива, разработващ усъвършенстван наследник на машината
ENIAC, се включва математикът Джон фон Нойман (американец от унгарски
произход). Той предлага една много плодотворна идея - компютърът да има опростена
фиксирана физическа структура и същевременно да може да изпълнява всякакъв вид
изчисления с помощта на подходяща програма, записана в паметта на компютъра.
Това означава, че изпълнението на нови програми не налага да се извършва промяна в
схемите на свързване, а само замяна на записаната в паметта програма. Техниката за
съхранение на програмите съгласно идеите на фон Нойман се превърна в основа за
бъдещите поколения високоскоростни цифрови компютри. Нещо повече, компютрите,
работещи с програми, записани в оперативната им памет, получиха едно общо
наименование - компютри с фон Нойманова архитектура.
Фон Нойман разделя физическата структура на компютрите на пет основни групи:
CPU (централно процесорно устройство), входни устройства, изходни устройства,
оперативна (работна) памет и постоянна памет. Той за първи път въвежда понятието
работна памет, която в съвременните компютри се нарича RAM (Random access memory
– памет с произволен достъп). По този начин се разграничават два типа памет – работна
памет, използвана за временно съхраняване на информацията, по време на обработката
и постоянна памет (магнитни дискове, оптични устройства и други), върху които се
извършва дълговременно съхраняване на информацията.5 Поколения електронно-изчислителни машиниВ развитието на електронно-изчислителните устройства могат да се откроят няколко
ключови етапа, които характеризират различни поколения електронно-изчислителни
машини (ЕИМ). Те се отличават по елементната база, функционално-логическата
организация, конструктивно-технологичното изпълнение, програмното обезпечаване,
достъпа на потребителите до ресурсите и други. Смяната на поколенията се е
съпътствало с изменение на основните технико-икономически показатели на ЕИМ, като
бързодействие, памет, надеждност, цена. При развитието на ЕИМ основна тенденция
винаги е била стремежът за намаляване на трудоемкостта при съставяне на програмите
за решаване на конкретни приложни задачи, повишаване на ефективността на
апаратната част и улесняване на работата на потребителите на ЕИМ.Първото поколение ЕИМ се развива в периода 1945 - 1958 година. Основен активен
елемент на ЕИМ от това поколение е електронната лампа, допълнена с резистори,
кондензатори, трансформатори. За оборудване на оперативната памет от средата на 50-
те години се прилагат специално разработени за тази цел феритни магнитни елементи с
правоъгълна хистерезисна крива. За въвеждане и извеждане на информацията се
използва стандартна телеграфна апаратура (телетайп, перфоленти, перфокарти и
други), а по-късно се разработват електромеханични запомнящи устройства на
магнитни ленти, барабани и дискове. За извеждане на информацията се разработват и
първите бързодействащи печатни устройства.
ЕИМ от първо поколение са имали внушителни размери, консумирали са голямо
количество енергия, имали са сравнително ниско бързодействие, малка оперативна
памет и не са били надеждни.Второто поколение ЕИМ се появява в края на 50-те години и при тях електронната
лампа се заменя от транзистора. За разлика от ламповите ЕИМ, транзисторните машини
работят с по-голяма скорост, разполагат с по-голямо количество оперативна памет и са
доста по-надеждни. Съществено са намалени размерите на ЕИМ и консумираната
мощност. Голямо достижение в технологията е използването на печатния монтаж.
Машините от второ поколение притежават значително по-големи изчислителни и
логически възможности.
Една от особеностите на ЕИМ от второ поколение е диференциацията по
предназначение на машините. Появяват се машини за решаване на научно-технически и
икономически задачи, за управление на производствени процеси и други.
Наред с техническото развитие се усъвършенстват и методите за програмиране.
Голям напредък се реализира в прилагането на алгоритмичните езици, опростяващи
реализирането на програми за решаване на практически задачи. Освен еднопрограмен
режим на работа, се появява и многопрограмният режим, осигуряващ възможност за
едновременно изпълнение на повече от една задача.Третото поколение ЕИМ се разработва в края на 60-те и началото на 70-те години.
ЕИМ от това поколение се характеризират с използването на интегрални схеми.
Интегралните схеми за ЕИМ представляват завършени функционални блокове,
съдържащи сложни транзисторни схеми. Използването на интегрални схеми довежда
до съществено подобряване на техническите и експлоатационни характеристики на
машините. Затова способства и въведената технология за многослоен печатен монтаж.
В машините от трето поколение значително е разширен наборът от използваните
електромеханични устройства за въвеждане и извеждане на информацията.
Програмното обезпечаване също се развива. Особено внимание се отделя на
многопрограмните операционни системи с обезпечаване на различни режими на
работа: пакетна обработка, разделяне на времето, запитване - отговор и други.
Съществено са разширени възможностите за непосредствен достъп на потребителите
до ресурсите на ЕИМ. Удобството за връзка на абонатите с ЕИМ се постига за сметка
на развитие на система от абонатски пунктове, свързани с ЕИМ посредством
информационни канали за връзка и съответно програмно обезпечаване.
За машините от четвърто поколение (края на 70-те годни) е характерно
използването на големи интегрални схеми (ГИС). Високата степен на интеграция на
електронни елементи довежда до увеличаване на плътността на компановка на
електронната апаратура, повишаване на надеждността и бързодействието и снижаване
на цената на ЕИМ. Това от своя страна оказва съществено въздействие върху
логическата структура на ЕИМ и програмното обезпечаване.6. Тенденции за развитие на компютърните системиОсновна тенденция в развитието на ЕИМ от четвърто поколение е унификацията. С
появата на микропроцесорите (1971 година) започва развитието на нов клас
изчислителни машини - микроЕИМ. За кратко време микропроцесорите извървяха
дълъг път: от 4 и 8 - разрядните микропроцесори, разработени на основата на р-канална
МОС технология, до 32- и 64 - разрядни микропроцесори.
Един от най-важните фактори за развитие на компютърните системи се корени в
развитието на елементната база. Смяната на поколенията компютърни системи се
определя от смяна на поколенията електронни елементи използвани за изграждане на
апаратната част на компютрите.
Сегашният етап се характеризира с изключителна миниатюризация на елементната
база на компютърните технологии. Досега доминираща технология за изпълнение на
интегралните схеми със свръхвисока интеграция е оптическата литография. Водещите
компании в областта на компютърните чипове произвеждат кристали за
микропроцесори и памети с топологически размери на електрическите връзки в тях от
0.25 – 0.135 μm. Такива размери на електрическите схеми изискват изключителна
чистота на процесите. Затова оборудването за производство на високо интегрирани
електронни схеми е изключително скъпо.
По-нататъшното развитие на микроелектрониката се свързва с прилагането на
електронна (лазерна), йонна и рентгеновска литография. Това ще позволи да се
премине към технологии с 0.13, 0.10 и дори до 0.08 μm топологическа дебелина на
електрическите връзки в кристала на чиповете. Вместо използваните по-рано
алуминиеви проводници в микросхемите започна използването на медни съединения,
което е свързано и с повишаване на чистотата на процесите.
В настоящия момент се разработват и изследват принципно нови технологии за
елементи на компютърни системи. Основните направления на развитие са:
- Молекулярни компютри. Извършват се опити за синтезиране на молекули на
основата на стехеометричен генетичен код, способен да променя ориентацията и да
реагира на въздействия със светлина или електрически ток. Учени от компанията
Hewlett –Packard и Калифорнийския университет доказаха принципната възможност за
създаване на молекулярна памет за компютърни системи на основата на молекули нароксана. Работи се по въпроса за създаване на логически схеми и възли за управление.
По предварителни оценки, компютри с такива елементи ще бъдат милиарди пъти поикономични от съвременните микропроцесори.
- Компютърни системи с невронна структура. Идеята за създаване на такъв тип
компютърна система се основава на теорията на перцептрона – изкуствена невронна
мрежа, способна да се обучава. Наричат се невронни структури, защото имат свойства,
характерни за човешкия мозък и нервната система. Към тези свойства трябва де се
отнесат: паралелност на обработка на информацията; способност за обучение и
настройка; способност за автоматична класификация на информацията; асоциативност.
В настоящия момент вече има създадени програмни невронни пакети, които доказват
принципната възможност за построяване на компютърна система с невронни
структури.
- Квантови компютърни системи. Принципът на работа на такива изчислителни
устройства се основава на способността на електроните в атома да имат различни
енергийни нива. Преминаването на електрон от по-ниско на по-високо енергийно ниво
е свързан с поглъщане на квант електромагнитна енергия – фотон. При излъчване на
фотон от атома се осъществява обратния процес. Тези процеси могат да се управляват
посредством електромагнитно поле от атомен или молекулярен генератор. Така се
изключва възможността от спонтанен преход от едно енергийно ниво на друго. Като
елементи за компютърни системи могат да се използват qubit – Quantum bit, които
могат да има определен брой състояния.
- Оптически компютърни системи. Много устройства в компютърните системи
използват оптика и оптически устройства. Сериозно развитие получават оптическите
линии за пренасяне на информация. Работи се усилено по създаването на устройства за
обработка на светлинни потоци. Способността на светлината да се разпространява
паралелно (паралелни лъчи) дава възможност да се реализират устройства за паралелна
обработка на потоци. Това може да доведе до значително ускоряване на
изчислителните процеси.
Информационна система. КодиранеИнформационна система е комбинацията от информационни технологии и
действията на хората, които ги прилагат за управлението на процеси, вземане на
решения и др. с помощта на компютърни системи. Системата е предназначена за
използване от организация или физическо лице и дава възможност за съхранение на
бази данни, управление и обработка на цялата информация или на част от нея.
В реалната действителност има голямо разнообразие от системи, които са в
субординация (подчиненост) помежду си.
В зависимост от степента на тяхната организираност и сложност те се делят
на три основни групи: неорганизирани, прости организирани и сложни организирани
системи
„компютърна система за събиране на данни, преработката им в полезна
информация, съхраняване на информацията за бъдещо използване”- в това
определение ударението се поставя върху методите и средствата за обработка на
информацията.
“човеко-машинна система, която е основана на използването на компютри,
на комуникационни средства и съвременни информационни технологии при
събирането, съхраняването и обработването на информация, предназначена за
удовлетворяване на нуждите на организационно-икономическото управление”-Това
определение за компютърна ИС съвпада с определението за управленска ИС
В теорията и практиката се използват още три понятия – бизнес система,
бизнес ИС, компютърна бизнес ИС.Понятието компютърна бизнес ИС се свързва с интегрираното развитие на
системата за управление и компютърната ИС.
То подчертава значението на информационните технологии (ИТ) в
управлението.
Основни компоненти на ИС:
1. данни и информация,
2. хора,
3. процедури и
4. информационни технологии
ИС съдържат данни и информация за събития, хора, места, неща в
организацията и средата, в която тя функционира.
Под информация имаме предвид данни, които са обработени и представени по
начин, разбираем за хората, които я използват, т.е. информацията е продукт от
обработката на данни.
ИС се базират на ИТ. Те използват компютърен хардуер, софтуер, технологии за
съхраняване на информацията и комуникационни технологии.
1. Кодиране на информация в компютритеКодирането - това е представяне на сведенията в един или друг стандартен вид.
Една и съща информация може да бъде представена (закодирана) в няколко форми.
C появата на компютрите възниква необходимостта да се кодира всякакъв вид
информация. Грандиозните достижения на човека - писмеността и математиката -
не са нищо друго освен система за кодиране на реч и числова информация.
Информацията никога не се появява в чист вид, тя винаги е представена като
закодирана.
Една от основните задачи при кодирането на информацията е създаване на
методи за бързо и надеждно предаване на информацията. По същество теорията на
кодирането не се занимава нито със самия процес на предаване на информацията,
нито със смисъла носен от тази информация. Информацията по своята същност
представлява единство на форма и съдържание. Освен кодирани, данните когато
отразяват важна информация, се налага да бъдат и шифрирани. Това е необходимо,
за да се премахне възможноста за неоторизиран достъп до тях при предаването им
по комуникационните линии.
В най-общ смисъл кодът е система от условни знаци (символи), служеща за
предаване, обработка и запазване на информацията. Кодирането е пък операция за
представяне на дадено съобщение в определен код или за преобразуване на
съобщения от един код в друг. Това представяне или преобразуване става по
определени закони. Термините код и кодиране произлизат от латинската дума codex
– сборник от закони.
Под кодиране на информацията обикновенно се разбира нейното
засекретяване, представянето и в такъв вид, че за неупълномощени лица да бъде
непонятен вложения в нея смисъл. Днес с това понятие обозначаваме няколко, доста
различаващи се една от друга области. Обща за тези области е технологията, която
не зависи от конкретната цел. Тази технология се състои в замяна на думи от
някаква азбука, по някакви правила, с думи над друга азбука ( в общия случай
различна от първата). Същественото е, че задължително трябва да имаме
възможност за възстановяване на първоначалната дума.
Тази известната още от дълбока древност област се нарича криптография. Освен
шифри, в криптографията се използват и така наречените криптографски кодове. По
същество кодът се базира на речник (кодова книга), в който думи, словосъчетания
или цели съобщения се заместват със съответни несвързани и неразбираеми изрази
или знаци, образуващи криптографски кодограми. (процесът на получаване на
кодограмите се нарича – криптографско кодиране, а обратния процес криптографско
декодиране).
Друга изключително важна област от кодирането е компресията на
информацията – представянето и в колкото се може по – компактен вид.
И така накратко казано кодирането на информацията може да се раздели на три
вида :
Двоично кодиране (системно) – кодиране на информацията с цел
представянето и във вид по - удобен за обработка, съхранение, предаване.
Шумозащитно кодиране – кодиране на информацията с цел с запазването и
при предаването в каналите за връзка.
Криптографско кодиране – при него информацията се преобразува във
формат, който не може да бъде разбран лесно от неоторизирани хора.
Дискретна информация и дискредитиранеДискретна е информацията, представяна чрез числа, текстове, нотни записи
или дискретна е информацията която се изразява с краен брой знакове от
предварително зададено множество.
Като синоним на дискретна информация се все по-често се употребява
словосъчетанието «цифрова информация».Непрекъсната информация е музиката, кардиограмата, постоянно
регистрираната температура в определена точка.
Дискретната информация има две много ценни свойства
тя е устойчива към външни влияния, може да се предава на разстояние и
да се съхранява без изменение.
удобна е за автоматична обработкаПроцесът на преобразуване на непрекъснатата информация в дискретна се
нарича дискретизация.Всяка непрекъсната информация може да се представи чрез дискретна с
предварително зададена точност. Следните две фигури показват как се
дискретизират изображенията на крива линия и слон с различна точност.Колкото поголяма е точността на съответната, толкова по-голям е обемът на съответната
информация.
Дискретната информация представена по определени правила се наричат данни.Данните формират съдържанието на всяко (дискретно) съобщение. Основни данни
са текстовете и числата. Те са примери за дискретно представяне на информацията.
Текстовите и числовите данни се формират с използване на :
знаци на използваната азбука
правила за съчетаване на знаците – синтактични правилаправила за извличане на информация от даден запис – семантични
правилаПример : Двоично числова данна 1012
1. Азбука (използвани знаци) 0 и 1 ;
2. Синтактично правило – данните са представени с редица от 1 и 0 започващи
с 1 ;
3. Семантично правило - 1012 = 1.22+0. 21+1. 20 мКодиране на звуциПо своята природа звуците се явяват непрекъснати сигнали. За кодиране на
звук е необходимо този непрекъснат сигнал да се превърне в последователност от
нули и единици (дискретизация). При работа със стереозвуци това се изпълвява
отделно и независимо за левия и десния канал. На качеството на възпроизвеждане
на закодирания звук влияят основно два параметъра : честотата на дискретизация и
нейното разрешение – размера на клетките, отвежданото за запис значение на
амплитудата.Информационни единициКоличество информация (information content) Мярка за информация, характеризираща появата на събитие с
определена вероятност; Мярка за оценка на информация , съдържаща се в едно
съобщение; Мярка, характеризираща намаляването на неопределеността,
съдържаща се в една случайна величина относно друга.
Съществуват различни подходи за оценка количеството информация.Теория на кодиране и предаване на съобщенияКоличество информация - количеството кодирани, предавани или съхранявани
символи. Бит - двоичен знак от двоичния алфавит {0, 1}. Явява се минимална
единица за информация. Байт - осем разряден двоичен код, с помощта, на който може да се
представи един символ.Информационен обем на съобщението - количеството информация в
съобщението, измервано в битове, байтове или производните им единици (Кбайт,
Мбайт и т.д.).
Адекватност на информацията - определено ниво на съответствие на
създавания с помощта на получената информация образ на реалния обект, процес,
явление и т.н.Практически пълна адекватност не съществува, като винаги присъства някаква
степен на неопределеност.Параметри за измерване на информацията:Количество информация – число, характеризиращо разнообразието (структурираност,
определеност, външна среда и т.н.) в оценяваната система. Определя се най-често в
байтове информация, класифицирана по значимост.Обем на данните – определя от количеството съхранявани в
информационната система данни, изразени в байтове.Основни съотношения между единиците за измерване на информация:1 бит (binary digit – двоична единица) = 0 или 1;1 байт. = 8 бит;1 килобайт (1К) = 213 бит,
1 мегабайт (1М) = 223 бит,
1 гигабайт (1Г) = 233 бит,
1 терабайт (1Т) = 243 бит,
1 петабайт (1П) = 253 бит,1 екзабайт (1Е) = 263 бит.Примери:
20 Гбайт - запис на съчиненията на Бетовен.
2 Тбайт - крупна академична библиотека;
2 Пбайта - всички академични библиотеки на САЩ.2. A S C I I код
ASCII (Аmerican Standard Code for Information Interchange) кодова таблицаВсички данни се представят в компютъра като числа. Това се отнася за буквите,
цифрите и другите знаци. На всеки знак трябва да съответства едно единствено число,
за да може представянето на знака да бъде уникално. При това въпросното число
трябва да бъде едно и също за всички компютри, за да има съвместимост на данните
помежду им. За тази цел са създадени така наречените кодови таблици.
Буквите, цифрите и другите знаци представляват графични изображения, с
които ние си служим за обмен на текстова информация. Кодовата таблица е
съответствие между тези графични изображения и числа, които представляват пореден
номер в таблицата. Когато набираме от клавиатурата думата „пролет", компютърът я
запомня като поредица от шест числа, които стоят срещу съответните букви в
таблицата. При по-нататъшната обработка на тази дума, тя е във вид на поредица от
шест числа. Когато я извежда на екрана или на принтера, компютърът съпоставя на
шестте числа съответните графични изображения от таблицата и ние отново можем да
прочетем думата "пролет".
Добилата най-голяма популярност и приета за стандарт при микрокомпютрите е
АSCII кодовата таблица. В тази таблица на всеки знак съответства точно определено
число. С това число съответният знак се представя в компютъра. Буквата „Р" например
се представя с числото 70, запетаята с числото 44 и т. н.
Стандартната АSCII таблица има 128 елемента. В нея знаците са представени с
поредни числа от 0 до 127. Тя се дели на две части с различно предназначение. Първите
32 знака - от 0 до 31 се използват и интерпретират различно от различните периферни
устройства. Те рядко се изписват на изходните устройства като графично изображение.
Например 12 (РF) за преминаване на нова страница; 10 (LF) - за нов ред 13 (CR) - за
връщане в началото на реда; 27 (ESC) - за начало на поредица от управляващи символи
и т.н.
Означенията на първите 32 символа от АSCII кодовата таблица и функциите,
които те изпълняват, са показани в следващата таблица.
Стойностите от 32 до 127 представят големите и малките букви от английската
азбука, цифрите, шпацията и други знаци (+-,.;”?! @ $ %):
| Стандартна АSCII кодова таблица на символите от 32 до 127 | |||||
| 32 | 48 0 | 64 @ | 80 Р | 96 ‘ | 112 р |
| 33 ! | 49 1 | 65 А | 81 Q | 97 а | 113 q |
| 34 “ | 50 2 | 66 В | 82 R | 98 b | 114 r |
| 35 # | 51 3 | 67 С | 83 S | 99 с | 115 s |
| 36 $ | 52 4 | 68 D | 84 Т | 100 d | 116 t |
| 37 % | 53 5 | 69 Е | 85 U | 101 е | 117 u |
| 38 & | 54 6 | 70 F | 86 V | 102 f | 118 V |
| 39 . | 55 7 | 71 G | 87 W | 103 g | 119 w |
| 40 ( | 56 8 | 72 Н | 88 Х | 104 h | 120 х |
| 41 ) | 57 9 | 73 I | 89 У | 105 i | 121 y |
| 42 * | 58 : | 74 J | 90 Z | 106 j | 122 z |
| 43 + | 59 ; | 75 К | 91 [ | 107 k | 123 { |
| 44 , | 60 < | 76 L | 92 \ | 108 l | 124 I |
| 45 - | 61 = | 77 М | 93 ] | 109 m | 125 } |
| 46 . | 62 > | 78 N | 94 ^ | 110 n | 126 ~ |
| 47 / | 63 ? | 79 О | 95 _ | 111 o | 127 |
С появта на персоналния компютър на фирмата IВМ - IВМ РС (Реrsonal
Computer) през 1981 г., АSCII таблицата се допълва до 256 знака. Допълнителните
символи от 128 до 255 съставят така наречената разширена АSCII кодова таблица. IВМ
включиха в нея всички букви от западноевропейските азбуки, които не фигурират в
английската азбука. Включени са също така и 48 специални символа за изобразяване на
таблици и рамки, няколко гръцки букви, парични знаци и най-често използвани
математически символи.
За разлика от стандартната АSCII-кодова таблица (0-127), където знаците и
техните позиции са фиксирани и са еднакви за всички компютърни системи,
разширената АSCII-таблица има множество от варианти. Българската азбука се намести
в разширената АSCII-кодова таблица, възприета от производителите на персонални
компютри в Правец.Американски стандартен код за обмяна на информация е символно
множество и символно кодиране базирано на латинската азбука. ASCII кодовете
представят текст в компютрите и други комуникационни и управляващи
устройства работещи с текст.ASCII дефинира кодове за 33 неизобразими контролни символа (предимно
определящи обработката на текста) плюс следните 95 изобразими символа (започвайки
със символа интервал):
ASCII определя еднозначно съответствие между двоични кодове и писмени
знаци (глифи), правейки възможно обмяната на текстова информация между отделни
цифрови устройства, както и нейното съхраняване в тези устройства. Важно е да се
отбележи, че ASCII определя съответствие между кода и семантичната стойност на
глифа, а не негова конкретна реализация. Компютърните шрифтове са тези които
определят реализациите на глифите. Да вземем за пример главната латинска буква A -
нейният двоичен код е 01000001 или 65 в десетичен код. В един обикновен текстов
файл в ASCII код тя ще бъде представена именно с този код - 65. Но за да се изобрази
на екрана е нужен шрифт който от своя страна съпоставя на този код някакво
изображение. Това изображение е различно при отделните шрифтове, но смисълът
който то предава остава същия - главна латинска буква A.
ASCII е 7-битов код, което означава, че може да представи 128 символа. Често
той е допълван до 8 бита добавяйки една или повече допълнителни азбуки (освен
латинската). По времето на своето създаване за изход на текст са се използвали
предимно печатащи устройства затова в ASCII се съдържат и контролни кодове
уточняващи начина по който да се изпечатат символите.Разбиране на кодирането на текстаТова, което на екрана виждате като текст, всъщност се съхранява като цифрови
стойности в текстовия файл. Вашият компютър превежда цифровите стойности в знаци.
Той прави това, използвайки кодиращ стандарт.
Кодиращият стандарт представлява схема на номериране, която приписва на
всеки знак в набор от знаци една цифрова стойност. Наборът от знаци може да включва
знаци от азбуката, числа и други символи. Различните езици обикновено се състоят от
различни набори от знаци, така че съществуват много различни стандарти за кодиране,
представляващи наборите от знаци, използвани в различните езици.Различни стандарти за кодиране за различните азбукиСтандартът за кодиране, който се съхранява с текстов файл, предоставя
информацията, нужна на вашия компютър, за да изобрази текста на екрана. Например в
кодирането на кирилица (Windows) знакът Й има числова стойност 201. Когато
отворите файл, съдържащ този знак на компютър, използващ кодирането на кирилица
(Windows), компютърът чете числовата стойност 201 и на екрана показва Й.
Ако обаче отворите същия файл на компютър, който използва друго кодиране,
компютърът показва такъв знак, който отговаря на числовата стойност 201 в стандарта
за кодиране, използван по подразбиране от съответния компютър. Ако например
вашият компютър използва стандарта за кодиране Western European (Windows), знакът
в оригиналния файл, базиран на кирилица, ще се изобрази като Е, а не Й, тъй като в
кодирането Western European (Windows) стойността на 201 отговаря на Е.Кодови таблици и шрифтовеПовечето операционни системи и приложни програми за персонални компютри
записват текста като последователност от байтове (един байт представлява 8 бита - 256
възможни комбинации). Доскоро, най-разпространен бе стандарта, при който един символ се
кодира с един байт (за PC компютрите това е ANSI стандарта). Използването на този стандарт
е ограничение, тъй като могат да се използват само 256 символа, което е недостатъчно при
работа с много езици. Решението на проблема е в използването на няколко кодови таблици от
по 256 символа.
В съвременните операционни системи и програми се налага тенденцията за
използване на два байта за кодиране на един символ (два байта представляват 16 бита - 65536
възможни комбинации). Това дава възможност да има отделни кодове за буквите от почти
всички световни азбуки, като по този начин се преодоляват трудностите при поддръжката на
много кодови таблици. Най-разпространения стандарт за двубайтово кодиране на символите
е Unicode.
КОМПЮТЪРНА АРХИТЕКТУРА1. Функционална и структурна организация на компютърните системиКомпютърна система (КС) наричаме комплекс от технически и програмни
средства, предназначен за автоматизация на подготовката и решаването на задачи на
потребителя.
Компютърните системи включват апаратна част (Hardware), програмно
осигуряване (Software) и функционални средства, които осигуряват взаимодействието
между апаратната част и програмното осигуряване. Към функционалните средства се
отнасят: стандартите и кодовете, чрез които различните видове информация се
преобразуват в машинен (двоичен) вид; алгоритмите и процедурите, използвани за
организация на работа на КС (например за стартиране на компютрите, за действия при
специални ситуации и изключения); системата от спецификации за поддържане на
съвместимост между елементите и възлите, произвеждани от различни производители
и други.
Прието е системата от функционални средства и взаимодействието между
апаратната част и програмното осигуряване да се нарича функционална организацияна компютърните системи. Тя определя принципите на функционирането им.
Принципите на функциониране на компютърните системи могат да се реализират
посредством различни апаратни средства. Например, микропроцесорите могат да се
реализират с различни набори от машинни команди, чрез които да се осъществява
функционирането на компютрите. По малък на брой апаратно реализирани машинни
команди изискват по-сложни програми за решавани на задачите, но конструкцията на
електронните блокове е по-проста. Начинът, по който се реализира функционирането
на компютърните системи (функционалната организация), се нарича структурна
организация на компютърните системи. Отделните елементи, възли и устройства и
програмните средства за организация на работата се наричат структурни елементи на
компютърните системи.
На основата на дадените определения за функционална и структурна организация
на компютърните системи се дефинира понятието компютърна архитектура.
Компютърната архитектура е съвкупност от характеристики и параметри, определящи
функционалната, логическа и структурна организация на компютрите. Това понятие
включва принципите на построяване и функциониране на компютърните системи,
заедно с основните програмни средства за работата му. Архитектурата на съвременните
компютърни системи е многостепенна йерархия на апаратните и програмни средства,
които изграждат системата. Всяко ниво допуска многовариантно изпълнение и
комплектация.
Терминът архитектура звучи странно, когато се говори за компютърни системи,
(той се използва предимно в областта на проектиране и изграждане на сгради). Но
самата дума ‘архитектура’, наред с многото си определения има значение и на
‘структура на нещо’. Именно това значение се използва при описание на организацията
на компютърните системи.
За да се анализира функционалната и структурна организация на компютърните
системи, трябва да се специфицират (обособят) основните логически елементи
(устройства), необходими за работа на информационните изчислителни системи. Като
функционални елементи, логическите устройства в изчислителните машини са
дефинирани още при разработките на Блез Паскал.
Основни логически елементи на компютърните системи са:
- устройства за въвеждане на информация в компютърните системи;
- устройства за извеждане на информация (показване на резултати от обработката
на информацията);
- устройства за съхраняване на информация в компютрите;
- устройства за обработка на информацията;
- устройства за управление на процесите в компютърните системи.
Това може да се нарече логическо ниво в структурата на компютърните системи.2. Основни функционални елементи на компютърните системиФункционирането на компютърните системи с Фон Нойманова архитектура се
основава на изпълнението на програма (последователност от команди), записана в
паметта на компютрите. За да се изясни процесът на работа на компютърните системи е
необходимо да се анализират функционалните характеристики на основните им
логически елементи. Към основните логически устройства трябва да отнесем:
централно процесорно устройство, памет, периферни устройства.
Компютърните системи са устройства за обработка на информация. Това изисква
те да имат елементи за въвеждане и извеждане на информацията. За обработка на
информацията са необходими устройства, които да извършват аритметични и
логически действия, да подреждат данните и други. Информацията трябва да се
съхранява за определено време (най-малкото докато трае обработката на данните).
Обработката на информацията е процес на последователно изпълнение на голям брой
операции, които трябва да са на разположение (в паметта) по време на работата на
компютърните системи. Следователно, компютърът се нуждае от устройства за
съхраняване на информацията. Накрая, трябва да съществува устройство, което да
управлява всички компоненти на компютърната система. Тези логически елементи са
свързани в една обща система, която функционира в съответствие с предварително
утвърдени стандарти.3 Структурна организация на компютърни системиЗа съвременните компютърните системи е възприет йерархически модулен
принцип на организация. Най-общо, компютърните системи се състоят от отделни
елементи, възли, модули (блокове) и устройства. Всеки елемент е предназначен да
обработва единични електрически сигнали, съответстващи на битовете информация.
Възлите обезпечават едновременна обработка на група сигнали (група битове -
информационни думи). Те са изградени от елементи. Модулите реализират
последователност от операции за обработка на информационните единици (думи) –
функционално обособена част (модул за избор на команда, модул за запис-четене и
други). Модулите са изградени от възли. Устройствата са предназначени за изпълнение
на последователност от логически свързани машинни команди.
Елементите на компютърните системи могат да се класифицират по различни
признаци. Най-често се използват: типът на сигналите, които си обменят елементите;
предназначение; технология на изготвяне и др.
В компютърните системи се използват два способа за физическо представяне на
сигнали: импулсен и потенциален. При импулсния способ за представяне на сигнали
със значение единица за някаква двоична променлива се използва наличието на импулс
(ток или напрежение), а за нулева стойност – отсъствие на импулс (Фиг.2.1).
Продължителността на импулсния сигнал не превишава един такт на
синхронизиращите импулси.
При потенциалния (статически) способ, сигнал със значение единица на двоична
променлива се представя чрез високо ниво на напрежението, а нулево значение с ниско
ниво.
0 1 1 0 0 1 0 1 00 1 1 0 1 1 0 1По отношение на начина на предаване на информацията, съществуват
последователно и паралелно предаване на информацията (последователен и паралелен
код). При последователния код за предаване на информацията се използва единична
линия (шина), в която сигналите, съответстващи на отделните разряди (битове) на
данните, са разпределени във времето. Обработката на такава информация се извършва
последователно, бит след бит. Този начин на предаване на информацията изисква попрости апаратни средства.
Паралелният код на предаване на информацията предполага паралелна и
едновременна обработка на всички разреди на данните, което се извършва чрез група
линии (шини). По този начин се ускорява обработката на информацията, но се изискват
по-сложни апаратни средства. В компютърните системи се използва и смесен начин на
предаване на информацията (паралелно-последователен код). При това данните се
предават на части. Отделните части се обработват последователно, а данните в една
част се предават паралелно.
За да могат отделите възли, модули и устройства да работят съвместно е
необходимо те да са съвместими. Съвместимостта между елементите в компютърните
системи се разглежда на три нива: апаратна съвместимост, програмна съвместимост и
информационна съвместимост.Апаратната съвместимост (Hardware) изисква отделните възли и модули да имат
еднаква система от унифицирани средства за свързване помежду си (кабелни
конектори, слотове и др.). При това трябва да има определено съглашение между
производителите на различни устройства, за съответствие между функциите на
отделните линии в даден конектор.
Те трябва също така обменят съвместими сигнали – сигналите, генерирани или
приемани от отделните възли и модули, да съответстват по напрежение, честота и
други. Също така, по всички линии в дадено съединение, през които се пренасят данни
трябва да има съгласуваност по отношение на нивата на напрежение, съответстващи на
нулев или единичен бит информация.
Алгоритмите на взаимодействие между елементите в компютърните системи не
трябва да предизвикват противоречия при обмяна на информацията – трябва да бъдат
синхронизирани процесите на предаване и приемане на информацията. Това означава,
че трябва да има договореност между производителите на различни устройства по
отношение на формата на фронтовете на отделните сигнали и възможностите за
синхронизацията им.Програмната съвместимост (Software) изисква програмите и данните обменяни
между модулите и устройствата, да се интерпретират по един и същ начин. Когато има
различия при интерпретацията на командите между микропроцесора и другите
устройства, се разработват програми, които преобразуват (транслират) инструкциите,
за да станат разбираеми за съответното устройство. Такива програми се разработват за
всички периферни устройства и се наричат драйвери (driver).Информационната съвместимост изисква правилна интерпретация на
информацията. Тук значение имат кодовите таблици за представяне на символната
информация, приетите стандарти за представяне на графична, звукова и видео
информация и др.3.1 Видове компютърни системи. Персонален компютър PCВ настоящия момент се произвеждат и използват милиони компютърни системи,
отнасящи се към различни поколения, типове, класове. Те се различават по областта на
приложение, техническите характеристики, изчислителната мощност и
производителност. В зависимост от изчислителната мощност и сферата на приложение
компютърните системи могат да се разделят на няколко групи.- Супер големи компютърни системи (mainframes). Това са
многопотребителски машини с централна обработка, с много големи възможности за
обработка на бази данни, с различни форми на достъп. Те се използват за решаване на
крупно-мащабни задачи с обработка на огромни бази данни. Предполагаше се, че с
появата на персоналните компютри, големите компютърни системи изживяват своето
време, но те продължават да се развиват и се използват в някои специфични области.
По оценки на IBM, половината от данните в информационните системи в света трябва
да се съхраняват именно в големи компютърни системи. Новото поколение от този тип
компютърни системи се използват в големи компютърни мрежи като главни сървъри.
Началото на развитие на тези машини е положено от IBM – системите IBM/360 и
IBM/370. Сега най-популярната изчислителна машина от този тип е IBM390.- Големи компютърни системи. Това са машини с голяма производителност и са
предназначени за работни станции за работа с графични обекти, UNIX-сървъри, и
други. Те са основен елемент на така наречените клъстерни структури – комплекси
обединяващи няколко сървъра. Типичен представител на този клас машини е RS/6000.
Първоначално тези машини са разработвани за научно-изследователски задачи.- Малки (мини) компютърни системи. Предназначени са обработка и
управление на информацията във финансови структури, бизнес центрове и други. В
този тип машини се отделя основно внимание на сигурността на съхраняване на
данните и безопасността на програмните средства. Използват се като сървъри в
локални мрежи на големи фирми и корпорации. Типични представители на този тип
компютърни системи е системата AS/400 на IBM.- Малки (micro) компютърни системи. Персонални компютри (PC).
До появата на персоналните компютри (Personal computer - PC), всички
компютърни системи (ЕИМ) са били собственост на големи компании и са разполагали
с доста скъпи ресурси. Те са заемали големи пространства и са изисквали специални
условия за работата си (поддържане на определен температурен и влажностен режим).
По тази причина е трябвало да бъдат постоянно натоварени (за да са рентабилни) и са
се обслужвали от голям персонал. Работата с тях се е осъществявала посредством
специални заявки и по определен ред.PC е компютър на ваше разположение – означава че той е винаги под ръка и може
да се използва когато има нужда от него. Това е радикална промяна на използването на
компютърните системи, а също и на мисленето и отношението към тях. При използване
на РС ги няма хората с бели престилки, които обслужват ЕИМ и всичко, което се
случва с компютъра, се определя от ползвателя.
По-старите представи за PC се свеждаха до определението, че PC е IBM
съвместим компютър и представлява съвкупност от специални компютърни елементи и
програми, разработени за решаване на определен кръг задачи. Той е инструмент за
създаване и редактиране на текстови документи и електронни таблици, за съхранение и
обработка на данни посредством специални програми, разработване на специфични
приложения за математически и икономически задачи и други.
Сегашната представа за PC включва значително по-голям обхват от дейности. За
някои сега PC е само едно от многото средства за достъп до Internet, и за тях не е важно
по какъв начин се свързват в мрежата, а до какви ресурси са получили достъп.
Например, за композитора са необходими някои специализирани устройства към
компютъра, но не му е необходимо почти никакво програмно обезпечение.
За други PC е ‘прозрачно информационно средство’, тъй като посредством него
може да се получи най-разнообразна информация – какво е времето в Германия, какъв е
курсът на някаква валута или как е завършил даден мач.
Още по-далеч е отишла фирмата Media Lab, която разработва идеята за ‘умните
дрехи’. В обувките се вгражда компютър, в пояса – клавиатура, в рамките на очилата –
малка видеокамера. Когато човек влиза в дадено помещение, компютърът анализира
посредством образа във видеокамерата намиращите се лица и след справка в базата
данни нашепва имената и информация за това какво се е говорило при последната
среща.
Съществен е и един друг аспект. Не всеки компютър за лично ползване е PC.
Известно е, че във всички модерни домакински уреди или автомобили има вградени
интелигентни устройства, които всъщност представляват компютри. По нашите
разбирания те не са PC. Тези полезни устройства извършват точно определени
действия. Те могат да имат много сложни програми за управление, но тези програми са
‘твърди’ (непроменяеми), което отличава тези устройства от многофункционалните
компютърни системи PC.
От друга страна, някои PC не могат да се нарекат в истинския смисъл на думата
персонални. Тяхната изчислителна мощност е нараснала дотолкова, че те се използват
не от отделни хора, а служат като мрежови сървъри в големи компютърни мрежи. В
този случай те обслужват хиляди хора и доста служители с ‘бели престилки’ следят
денонощно тяхната работа. Въпреки тази си функция, те са PC, тъй като могат да се
ползват и персонално и не се различават хардуерно и софтуерно от другите PC.3.2 Елементи на структурната организация на компютърните системиОсновен принцип при изграждане на компютърните системи се явяват
изискванията за правилно функциониране на отделните възли, модули и устройства при
изпълнение на програмите на потребителите. Следователно, структурната организация
на компютърните системи трябва да е подчинена на програмното управление
(структурната организация е подчинена на функционалната организация). В процеса на
развитие на изчислителните машини функционалната организация не се е променяла,
докато структурната организация претърпява значителни промени. Това се дължи на
усъвършенстването на елементната база, разработването на нови схемни решения,
установяването на нови стандарти и др.1. МикропроцесорОсновен елемент на компютърните системи се явява централният процесор CPU
(Central Processing Unit). Състои се от един или няколко интегрални схеми (чипа).
Поместен е в пластмасов или метален корпус с метални крачета (връзки).
Вътрешността на CPU е много сложна. Например чипът на първите микропроцесори
Pentium съдържат над 3000000 структурни елемента (транзистори), а последните
модели – много повече. Самият чип представлява малка тънка пластина от силициев
кристал, с площ обикновено 400 600 мм2. Използва се силиций, защото е широко
разпространен и е достатъчно евтин полупроводник. Освен това той може да образува
големи кристали с еднакви качества в целия си обем (с много малко дефекти в
структурата си). Силициевите кристали се нарязват с много фини триони на ленти с
дебелина по-малка от 1 мм. Тези пластини се обработват химически (почистват се) и
след това се нарязват отделни чипове.
За вграждане на електронните елементи върху силициевата пластина се използват
специални технологии, които осигуряват изключително малки топологически размери
на електрическите връзки в интегралната схема. В съвременните микропроцесори се
използва 0.25 до 0.13 микронна технология, а усилено се работи и върху 0.08 микронна
технология. За такива малки дебелини на електрическите връзки в интегралните схеми
се предвижда използването на лазерна литография и замяна на алуминия като
проводящ материал с мед. Медта осигурява и по-добра чистота на процесите на
изработване на интегралните схеми.
Микропроцесорът управлява изпълнението на различните програми, които се
стартират на компютъра. Той извършва аритметични и логически операции, прехвърля
данни между различните устройства, генерира съобщения за изпълнението на
програмите.
Микропроцесорът открива програмните инструкции, намиращи се в паметта на
КС, дешифрира ги и извършва необходимите действия (аритметични или логически
операции, прехвърляне на данни). Ако е необходимо, извлича данни от паметта на КС и
след обработката записва резултатите.2. Компютърна памет.Компютърът съхранява данните в паметта. Има два вида памет: оперативна памет
и външна памет (памет на външни запомнящи устройства).
Оперативната памет е бърза памет. Тя е съставна от чипове (интегрални схеми).
Бива два вида: памет с произволен достъп – RAM (Random Access memory) и памет
само за четене – ROM (Read Only Memory).ROM паметта съдържа програми, които винаги трябва да са налице – например
кодът необходим за стартиране на компютъра. Без тези програми КС не може да
работи. Тази памет се нарича енергонезависима памет.RAM паметта може да се разглежда като памет за четене и писане – процесорът
може да прочете данни или програма от паметта и също така да запише данни в нея.
Този вид памет обикновено е скъпа (защото е на чипове) и работи само когато
захранването на компютъра е включено. При изключване на захранването, тази памет
губи информацията която съдържа. Но тя е много бърза и се използва само за временно
съхраняване на информацията. RAM е работната памет на микропроцесора.
При стартиране на някаква програма, кодът й се записва в RAM паметта и от там
CPU прочита последователно инструкциите от програмата и ги изпълнява.
Паметта се измерва в байтове (B).3. Външна паметЧрез външната памет се осигурява евтино съхраняване на информацията.
Обикновено за външна памет се използва твърд диск (Hard Disk). При външните
запомнящи устройства (ВЗУ) информацията се запазва и след изключване на
захранването на компютъра.
Принципът на запис при твърдите дискове е намагнитването на отделни участъци
от повърхнина със специално магнитно покритие на метални (твърди дискове). Върху
твърдия диск се записват програмите, които се използват от компютъра, както и
данните, които се обработват. Когато се стартира дадена програма от диска, тя се
прехвърля от диска в RAM паметта и се изпълнява от там.
Освен твърдия диск се използват и флопи дискови устройства работещи с гъвкави
дискове (дискети). Принципът на действие е същият както при твърдите дискове, но те
са с по-малък капацитет. Използват се за пренасяне на информация от един компютър
на друг.
За пренасяне на по-голямо количество информация се използва CD-ROM
(Compact disk Read Only Memory). Принципът на запис не е магнитен, а оптически.
Информацията се чете посредством лазерна четяща глава. Информацията практически
не е подложена на разрушително въздействие на електромагнитните полета и
естественото стареене на материал. Дебелината на диска е 1.2 мм, а диаметърът – 120
мм. Изготвя се от прозрачен поликарбонат, покрит от едната страна с тънък
металически отражателен слой (алуминий и по-рядко злато) и защитен с прозрачен лак.
Информацията се записва с редуване на вдлъбнатини в повърхността на металическият
слой.
За запис на голямо количество информация се използват специални лентови
записващи устройства.4. Периферни устройстваЗа да се осъществява комуникацията с потребителя, компютърът се нуждае и от
други устройства, които се наричат периферни устройства. Компютърът предава
информация на потребителя посредством екрана на монитора, тон колоните на
звуковото устройство или принтера (плотера). Потребителят въвежда информация и
команди към компютъра посредством клавиатура или посочващо устройство (мишка).
Когато е необходимо въвеждането на графична информация се използва скенер.5. Часовник (тактов генератор)Ако микропроцесорът е мозъкът на компютъра, то часовникът може да се
оприличи с неговото сърце. Това е кварцов или друг тип генератор на импулси, който
задава тактовите импулси за работа на микропроцесора и другите устройства. Тъй като
повечето устройства работят с по-ниска честота, те регулират (синхронизират) своята
честота по тази на основния часовник (Host Bus Clock).6. ТаймерТози чип се използва като брояч на импулси и за подаване на импулси с
определена честота. По него се настройва системното време на компютъра и може да се
използва в процеса на програмиране за задаване на интервал с определена
продължителност.7. ШинаПроцесорът, RAM паметта и електронните устройства, които управляват твърдия
диск и другите периферни устройства са свързани помежду си посредством множество
електрически линии (проводници), наречени с общото наименование шина. Данните се
пренасят по шината от паметта към периферните устройства или към микропроцесора и
обратно именно по шината.
Три вида шини осъществяват връзката между отделните устройства на
компютъра: шина за данни, шина за адреси и шина за управление. Чрез шината за
данни се пренасят данните от едно устройство към друго (включително към CPU и
RAM паметта). Шината за данни на микропроцесор i8086 и i80286 е 16 битова (16
проводна). За сегашните компютри тази шина е 32 – битова.
Адресната шина служи за предаване на адресите от паметта, формирани от
микропроцесора. Сигналите, пренасяни по тази шина, определят двоично число, което
съответства на мястото в паметта, където се намират необходимите данни. Принципът
на адресиране на паметта се определя от микропроцесора.
Шината за управление се използва за пренасяне на управляващи сигнали и
информация за състоянието на дадено устройство.
8. Дънна платкаШините на компютърните системи се монтират на обща платка заедно с
микропроцесора и върху тази платка се намират слотовете за платките които
управляват отделните устройства. Тази платка се нарича дънна платка (motherboard).
Дънната платка определя типа на устройствата, които могат да се използват в дадена
компютърна система.
От нея се определя
структурната схема на
компютъра. Типична
структурна схема на
компютърна система е
показана на фиг. 2.4.
Основен
управляващ елемент на
дънната платка е така
нареченият схемен
набор (чипсет). Това е
един или няколко чипа,
които управляват
прехвърлянето на данни
между отделните
устройства. Те също
така синхронизират честотата на работа на отделните шини и устройства на дънната
платка и определят приоритетите при трансфера на данните.3. СофтуерПод понятието софтуер се разбира програмното осигуряване на персоналните
компютри (РС), програмите, които му позволява да разпознава своите входно изходни
устройства и устройствата за съхранение на информация, а също и програмите, които
се използват от потебителя за постигане на определени цели.
Софтуерът се разделя на две групи:
-Системен софтуер (операционни системи)
-Приложен софтуер (програмни продукти за решаване на конкретни задачи)
Системният софтуер представлява съвкупност от програми, които осигуряват обмена
на информация между различните компоненти на компютъра. Тези програми се
грижат за правилното функциониране на всички входно изходни устройства, както и
на постоянната и оперативната памет. Тази съвкупност от програми се нарича още
операционна система. За функционирането на компютъра е необходимо да бъдеПортове Дискови
контролериCPU
RAMГрафична
карта
Звукова
картаМрежа
Принтер
Мишка
Клавиатура
Скенер
Твърд диск
Флопи диск
CD-ROMДруги
компютриФиг. 2.4. Структурна схема на компютърна система
инсталирана поне една ОС на трвърдия му диск. А самата ОС се стартира
автоматична с включването на компютъра.
До 1993 г. най-разпрастранената ОС е MS DOS (Microsoft Disk Operation System) на
компанията Microsoft. През 1995 г. излиза Microsoft Windows 95, която внася
значителни улеснения за потребителя, а също и под програми.
ОС Windows XP е обединяваща стъпка на Microsoft за удовлетворяването на
нуждите на масовите потребители, а също и на бизнес потребителите. Windows XP
се разпространява в три издания, работещи аналогично. Те разполагат с някои
различия по отношение на мрежовите възможности и хардуерната платформа. Това
са: Windows XP Professional, Windows XP Home Edition u Windows XP 64 bit Edition.
Вече се разпространяват и на български език.
Към приложния софтуер се отнясят програмите, необходими за постигане на
определени цели. Съществуват много програми за различните ОС, решаващи найразлични задачи. Основни категории приложни програми са:
Офис пакети
-Текстообработващи програми
-Програми за графичен дизайн
-Счетоводни програми
-Програми за създаване на музика
-Антивирусни програми
-Езици за програмиране.
Най-разпространеният приложен продукт за организиране офис дейността и
документооборота е Microsoft Office. Този
програмен продукт излиза в три издания:
Microsoft Office Standard, Microsoft Office
Professional u Microsoft Office Developer. В
исторически план версиите на пакетите са
съответно Microsoft Office 95 / 97 / 2000 и ХР
2002.
Пакетът Microsoft Office Standard включва
следните приложни програми:
-Microsoft Word текстообработваща програма
за обработка на изображени, графики, таблици и др.
-Microsoft Excel програма за обработка на графична и таблична информация
-Microsoft Outlook персонален органайзер и помощник за управление на
кореспонденцията с електронна поща
-Microsoft Power Point програма за създаване на презентации
Word u Excel са мощни стандартни Windows програми. Веднъж запознал се с тях,
потребителят с лекота може да разучи и другите програми, с които ще работи.
Много от принципите, които се използвят в Excel, дори много от функционалните
възможности на програмата, са аналогични на тези в Word. Така е и за останалите
програми, с които потребителят ще се запознае.
И въпреки, че софтуерът не може да се докосне или види, както хардуерът, това не
означава, че той не е програмен продукт. Нещо повече определени професионални
програми струват повече от един добър компютър. Това е така, тъй като програмите
са дело на програмисти и експерти в съответната област, в която ще се прилага
дадения софтуер. Потребителят не купува самата програма, а само правото да я
ползва, защото авторските права са запазени за създателите й. А щом я е закупил,
потребителят има право да я използва само на собствения си компютър, без да я
разпространява, копира или препродава.
Организация на персоналния компютър1. СъщностМикрокомпютрите се класифицират в две големи групи универсални и
специализирани. Примери от втората група са бордовите компютри за автомобили и
самолети, за управление на битови електроприбори и др.
Персоналните компютри са най-популярните и най-динамично развиващите се
универсални микрокомпютри. Те от своя страна могат условно да бъдат разделени на
две групи - преносими (наричат ги "laptop", "раlmtор") и "desktop" - стационарни
компютри, предназначени за използване в помещения на офиси, лаборатории и т.н.
Независимо от размерите и условията на използване, някои нови преносими компютри
имат по-голeми възможности за обработка на данни, отколкото традиционни, доскоро с
добри възможности, персонални компютри в офиси, банки и др.
Стационарните персонални компютри, произведени от фирмата IВМ или съвместими с
тях, независимо от техните технически характеристики, са популярни с английското
съкращение "РС".
Персоналният компютър съдържа следните основни елементи, които са необходими за
изпълнение на всяка програма:
- микропроцесор;
- основна памет;
- шина;
- контролери за въвеждане / извеждане (В/И);
- твърд диск и други външни запомнящи устройства (флопидисково устройство, СDROM);
- видеомонитор (дисплей);
- клавиатура и мишка, за взаимодействие с програмите и въвеждане на данни;
- периферни устройства за извеждане на резултатите (принтер, плотер).
Тези компоненти са свързани чрез съвокупност от проводници- системната шина
(магистрала). На фиг.1.13 е показана структурата на персонален компютър, към
системната шина на когото са свързани процесор с външната му буферна (кеш) памет,
основната памет, клавиатура и външно запомнящо устройство с твърд магнитен диск
(означено е с НDD) чрез специални входно-изходни устройства - контролери
(управляващи устройства), както и видеокарта - модул за управление на
видеомонитора. В ранните модели персонални компютри към процесорите се подаваха
тактови импулси от обособен външен тактов генератор със стабилизирана честота за
задвижване и синхронизиране работата на компютърните елементи. Интервалите
между отделните импулси определят така наречения машинен такт. В модерните
компютри този генератор конструктивно е интегриран с останалите интегрални схеми.
Шината е съвкупност от проводници, всеки от които в даден момент носи един
бит ( част от адрес, инструкция или данни). Тази съвкупност може да бъде представена
чрез печатни проводници върху дънната платка, или като отделен кабелен сноп.
Компютърната шина се състои от около сто паралелни проводника. Обособена
група от тези проводници предава синхронизиращи импулси, друга - управляващи
сигнали, трета- двоичен код, който идентифицира адреса на компонента (процесор,
памет, периферен контролер) работещ с данните (нарича се адресна шина- АШ), а друга
група проводници предава сигнали, кодиращи данните ( шина за данни- ШД).
Сигналите се изпращат по шината чрез подаване на електрически импулси по
отделните проводници. Токовият импулс се разпространява по проводника със скорост,
близка до скоростта на светлината. Тъй като проводниците са дълги само няколко
десетки сантиметра, сигналите се приемат практически без закъснение от всички
свързани към шината компоненти. Предаването на информация се управлява от тактов
генератор чрез синхронизиращи сигнали по някои от проводниците. Информационните
сигнали се задържат в продължение на няколко тактови интервала върху нея, за да
бъдат разпознати и когато този, за когото са предназначени, започне да действа,
сигналите се "изчистват" от шините. Устройствата, които съединяват компонентите
към шината, имат доста сложни електронни вериги. Тези вериги преобразуват набора
от двоични цифри (0,1) по управляващите и адресни линии така, че паметта да може да
разпознае сигнала, "казващ" и нещо подобно на "Запази данните на адрес ххх.", докато
контролера на диска разпознава съобщения от вида "Бъди готов да запишеш върху
диска блок от данни, съдържащ тези битове". Освен това тези вериги извършват
арбитриране на шината. Понякога два или повече компонента е възможно да подадат
към шината сигнали в едно и също време - тогава веригите за арбитриране на шината
разрешават този конфликт чрез приоритет на един от компонентите (другия компонент
изчаква няколко милионни части от секундата и след това прави нов опит да изпрати
своите данни).
Модерният персонален микрокомпютър притежава няколко различни области, в
които се използват шини. Едни са шините в така наречената "микропроцесорна област",
обслужващи процесора и паметта . Друга е шината, обслужваща високоскоростните
входно-изходни устройства .
Интерфейсът е система от шини, електронни компоненти към тях, свързващи кабели,
сигнали и алгоритми и конвенции, реализирани в схемите за управлението му,
предназначена за стандартизирано свързване на компютърните компоненти и
управление на обмена на информация между тях. Той се използва за включването към
компютъра на печатащи устройства, модеми и др. В персоналните компютри
интерфейсът се представя от паралелния и серийните портове.
Паралелния порт реализира едновременното, паралелно предаване на няколко
бита (обикновено Вуtе), по отделен проводник за всеки бит. Той традиционно се
възприема като порт за свързване на печатащо устройство към компютъра.
Последователният порт осигурява предаването на данни по една линия последователно
бит след бит. Други синоними за него са комуникационен порт, RS-232 порт, порт за
асинхронна комуникация на данни. Към него се свързват модеми, мишки и др.
устройства.
Най-общата организация на работата на компютъра е следната. Процесорът
получава от основната оперативна памет инструкции за своята работа (те са част от
неговата програма). След това от външния диск (НDD-твърдия диск или флопидисково
устройство FDD)- или от оперативната памет той извлича нови данни, обработва ги и
ако е нужно ги връща обратно в паметта или ги изобразява на видеомонитора. След
включването на компютъра микропроцесора изпълнява този основен цикъл десетки
милиони пъти в секунда. Всяка стъпка, на която се извлича инструкция или данни и в
паметта се изпращат резултати, води до предаване 'на информация по шината и
възможно, по контролерите за В/И. Бързодействието на отделните елементи на
компютъра и тяхната способност за ефективна съвместна работа определят
производителността му като цяло. Основният архитектурен компонент в съвременния
персонален микрокомпютър е неговият микропроцесор. За да може да работи
ефективно една компютърна конфигурация, то тя трябва да притежава достатъчна по
количество оперативна памет. Предаването на информацията от паметта до процесора
и обратно, както и между останалите елементи става чрез шината. Предаването се
извършва на порции от по няколко байта едновременно. При работа на съвременните
бързи компютри се стига до ситуация, когато микропроцесорът трябва да преустанови
своята работа, за да изчака получаването на данните от паметта. Използването на
обикновена памет за съхранението на данните води до голямо несъответствие между
скоростите на работа на микропроцесора и паметта. Решението на проблема се постига
с използването на кеш-памет (бързодействаща буферна памет). Конструктивно кешпаметта може да бъде вградена вътре в самия микропроцесор (кеш от първо ниво,
internal кеш, Level -1 кеш или L1) или да бъде изнесена извън него (кеш от второ ниво,
secondary кеш, Level - 2 кеш или L2). Лимитиращи за размера на кеш-паметта, особено
за L1, са нейния физически размер и цената.
Във външните запомнящи устройства се съхранява информацията, която не може да се
намира в основната (оперативната) памет.
Съществува специална организация на взаимодействие между оперативната и
външната памет по такъв начин, че потребителят сякаш разполага с много по-голям
капацитет от физически достъпната. Тя се нарича виртуална памет. Управлението и е
основно чрез операционната система на компютъра.
1.5.2 Разположение на компонентите
Конструктивно персоналния РС - съвместим компютър се състои от системен блок,
поместен във вертикален или хоризонтален корпус, и редица периферни устройства,
свързани чрез кабели със системния блок.
В системният блок са монтирани:
а) основна платка (така нареченото "дъно" на компютъра), свързваща в едно големите
интегрални схеми на микропроцесора, основната оперативна памет и другите
електронни устройства на компютъра;
б) захранващ блок на компютъра, осигуряващ преобразуването на входното мрежово
напрежение от 220 V във всички необходими за частите на компютъра напрежения;
в) външни запомнящи устройства (твърд диск, флопидисково устройство, СDустройство и др.);
г) допълнителни контролери (специални електронни схеми за връзка с различни
периферни устройства) и др.
На фиг.1.14 е дадена схема, илюстрираща състава на системния блок и свързаните с
него основни периферни устройства - видеомонитор, клавиатура, принтер, външен
модем за връзка чрез телефонна линия с доставчик на Internet-услуги
Видеомониторът на компютъра служи за изобразяване на екрана на графична и
буквено-цифрова информация за потребителя. Персоналните компютри използват
видеомонитори, които по своя принцип на работа не се отличават от тези на цветните
телевизори. Освен видеомонитори с електронно-лъчеви тръби, за портативните
персонални компютри са разработени плоски дисплеи с различни принципи на
формиране на изображението (газово-плазмени, електролуминисцентни, светодиодни, с
течни кристали и др).
Клавиатурата е основно периферно устройство за въвеждане на букви, цифри и
символи в компютъра - входни данни и команди за неговото управление. Тя се свързва
чрез контролер на клавиатурата с шината на компютъра. При всяко натискане на
клавиш от електронните схеми в клавиатурата се генерира позиционен код. а
контролера го преобразува в АSСII-код. Този код по-нататък се изпраща в паметта и се
използва при изобразяване на този символ на екрана на видеомонитора или отпечатване
с принтер на съответната позиция, зададена от програмата.
С широкото прилагане на графичния потребителски интерфейс при всички съвременни
програмни продукти, задължителен архитектурен елемент в съвременния
микрокомпютър стана периферното устройство "мишка" . Използването на устройства
за въвеждане като джойстик мишка или трекбол подобрява значително възможностите
за обратна връзка между компютъра и неговата периферия. Чрез тях се управлява
дисплейния маркер върху екрана.
За регистриране на резултатите от обработката на данни с компютъра се използват
печатащите устройства (принтерите). Съществува голямо разнообразие от принтери,
отличаващи се по способа за формиране на символите върху хартията, скоростта си на
работа, цена и др.
За автоматичното въвеждане на графична информация (снимки, чертежи и др.) в
компютрите се използват сканерите. За извеждане на графична информация от
системите за автоматизирано проектиране (т.н. САD-системи) се прилагат графични
регистриращи устройства (плотери), които изчертават със специални пера точни
графични изображения, схеми и други на проектираните изделия. Звуковата карта
(платка) се отнася към мултимедийните архитектурни компоненти на съвременния
микрокомпютър. Към нея се включват стереозвукови колони.
В мултимедийните системи и системите за виртуална реалност има възможност за
включване на периферни устройства - видеокамери, цифрови фотоапарати, тонколони,
шлемове за виртуална реалност, ръкавици с тактилни датчици и др.
Процесор. Основни задачи и функции на процесора.Централният процесор (Central Processor Unit CPU) е основната част на
електронно-изчислителна машина, която декодира и изпълнява инструкциите от
програмното осигуряване. Често в контекста на изчислителната техника се използва пообщият термин процесор и определението се подразбира. С напредъка в
миниатюризацията при производството на интегрални схеми през 70-те, 80-те и 90-те
години на XX век, централните процесори все по-често се изпълняват като една ИС и
се наричат микропроцесори. Част от микропроцесорите включват в същата интегрална
схема и контролера на паметта. Когато интегралната схема включва контролери за
вход-изход, тя се нарича микроконтролер.
През 1999 г. развитието на технологиите позволява съвместяването на два
централни процесора в рамките на една интегрална схема и отделните процесори биват
наричани процесорни ядра. В такъв контекст терминът "процесор" се използва за
обозначаване на цялата ИС и се говори за едно- и дву- и многоядрени процесори.
Микропроцесорът се изработва във вид на интегрална схема върху един силициев чип
по методите на планарната технология. От средата на 70-те години тази реализация на
централен процесор е една от най-популярните и вече е почти синоним на 'централен
процесор'. В най-общ смисъл обаче централен процесор е термин за описание на
определен клас машини с програмируема логика, независимо от конкретната
технология на изпълнението им, приложимо е и към по-ранните компютри и се
употребява още от 60-те години.Същност и предназначениеЦентралният процесор е най-големият чип на дънната платка. Той е сърцето на
компютърната система, изпълнява инструкциите и борави с данните. Представлява
малка капсулирана силициева пластина с вградени микроелектронни елементи
(транзистори). Микропроцесорите дълго време представляваха един-единствен чип,
който се свързваше към различни по размер гнезда (sockets) върху дънната платка.
Много от по-новите модели се произвеждат върху обособена платка с интегрални
схеми, която се поставя в специален процесорен слот върху дънната платка.Най-важните характеристики на един процесор са:1. Тип на процесора;
2. Скоростта, с която работи;
3. Размер и тип на включената в него кеш-памет;
4. Колко бита е шината за данни;
5. Колко битова адресна шина поддържа;
6. Допълнителни процесорни инструкции, които поддържа;
7. Тип на физическото свързване, което поддържа
Съставни частиCPU се състои от две основни части:(1) Аритметико-логическо устройство (ALU) - То изпълнява всички аритметични и
логически функции - събиране, изваждане, умножение, деление и сравняване на две
числа (А>В, А?В, А=В). Това устройство контролира скоростта на изчислителния
процес. При по-старите микрокомпютри времето за изпълнение на една инструкция се
измерваше в милисекунди, а при новите в наносекунди или в пикосекунди.(2) Контролно (управляващо) устройство (CU) - Контролното устройство е сложна
електронна схема, която извършва управлението и координирането на повечето от
дейностите на компютъра. То не изпълнява инструкции, а казва на отделните части на
компютърната система какво да правят. То определя движението на електронните
сигнали между главната памет и аритметико-логическото устройство, а също и на
контролните сигнали между централния процесор и входно-изходните устройства.
Тези части на процесора са свързани с електронна връзка, или шина (BUS). Шината
действа като високоскоростна магистрала между тях. За временно съхранение на данни
и инструкции процесорът използва специални клетки памет, наречени регистри - за
данни и за адреси. Терминът шина отговаря на електрическия път, по който битовете се
пренасят между различните компютърни компоненти. В зависимост от от типа на
системата, могат да съществуват няколко вида шини. За потребителите най-съществена
е шината за данни, която пренася данните от и към централния процесор. Колкото е
по-широка шината за данни, толкова по-голяма е изчислителната скорост на
компютъра. Например процесор Intel Pentium II има 32 битова шина, което означава че
тя може да пренася 32 бита наведнъж.2. Функционални блокове на процесора.Структурата на типична процесорна конфигурация, представена на включва ядро
и кеш памет от първо, второ и трето ниво, като може и да липсва такава памет:
- Аритметично-логическо устройство за непосредствена обработка на операндите
в зависимост от подаваните управляващи сигнали;
- Управляващо устройство за реализация на инструкциите чрез определяне на
заявената операция и генериране на точно определени управляващи сигнали в
зависимост от признаците на състоянието - флаговете;
- Блок вътрешни регистри за поддържане на изчисленията с операнди, междинни
резултати и др. тези регистри имат информационна връзка с аритметичнологическото устройство по вътрешната магистрала, която е свързана с
магистралата на оперативната памет за обмен на данни и адреси;
- Блокове регистри на управлението, чрез които се реализира програмата на
оперативната памет:
Регистър на инструкцията (РИ), приемащ текущата инструкция за изпълнение;
Брояч на инструкциите (БИ), използван за адресиране на следващата инструкция
от програмата в оперативната памет;
Регистър на състоянието (РС), съхраняващ текущите признаци на състоянието
(ПС) - флагове, формирани при изпълнението на всяка операция.
- Тактов генератор (ТГ), формиращ синхронизирани тактови сигнали (ТС),
необходими за реализация на синхронно управление на операциите в процесора.
Процесорът се свързва с оперативната памет чрез съответната магистрала, която
обединява определени линии за предаване на данни, на адреси и за управление
(старт, стоп, прекъсване и пр.).3. Мощност на процесора. Набор команди. Организация на изчислителния
процес.
3.1. Мощност на процесора:Мощността на съвременния процесор се определя от броя ядра (към момента се
говори за 64- ядрен процесор), като към момента масово са разпространени дву -
ядрени и по-рядко четири - ядрени процесори. Мощността на всяко от ядрата на
процесора се определя първо от скоростта на работа, дефинирана от тактовата
честота на процесора. Тази скорост на работа определя колко байта информация
се обработват от този процесор за единица време - 1 сек. Освен от тактовата
честота, размерът и типът на свръхбързодействащата междинна памет,наречена
кеш-памет (от първо, второ и трето нива, а може и да липсва), включена в
процесора определя неговата мощност. Други показатели на мощността на
процесора са разрядността на шината данни и тази на адресната шина.
Допълнителните процесорни инструкции и типа на физическото свързване, което
поддържа даден процесор са също така показатели, определящи неговата
мощност.3.2. Набор командиПроцесорът изпълнява набор от команди, реализирани логически от интегрални
схеми. Работата на процесора се управлява, както беше рече посочено, от
конкретни инструкции, записани в програмното осигуряване, работещо на
компютъра. Тези инструкции, които при стартиране на дадено приложение се
зареждат в процесора, му указват как да обработва порциите от данни, записани в
операционната памет (RAM) на компютъра. Така процесорите непрекъснато
„препускат“ през инструкции и данни, които се зареждат в тях от паметта -
операционната памет за всички данни и инструкции и кеш-паметта - за наскоро
използваните от процесора данни и инструкции. Самата кеш-памет служи като
бързодействащ буфер между процесора и основната памет, прехвърляйки данните
в процесора, когато се нуждае от тях и процесорът ги изисква.3.3. Организация на изчислителния процесСтруктурата и организацията на централните процесори (ЦП-CPU) за различни
компютри от различни, а и от еднакви класове, силно се различават. Това се
потвърждава от различните микропроцесорни фамилии, които създават и
предлагат централни процесори за компютри: Intel Corporation (Intel & Celeron),
Advanced Micro Devices (AMD & Athlon), Cyrix Corporation и др.
Действието на ЦП е свързано с принципа на програмното управление и може да
се представи по следния начин:
1) В брояча на инструкциите (БИ) се съдържа адрес, по който се определя
разположението на текущата инструкция в оперативната памет (ОП). Обикновено
инструкциите от програмата са разположени в обособена област, наречена памет
за програми. Адресирането се извършва чрез автоматично увеличаване на
съдържанието на БИ с дължината в байтове на текущата инструкция. Така се
осигурява извличане на последователните инструкции от програмата. Ако
последователността на адресиране трябва да се наруши (например, при
безусловен или условен преход), то текущата инструкция съдържа необходимата
информация за това;
2) Адресираната инструкция се извлича от ОП и се съхранява в РИ за следваща
обработка. Обикновено инструкциите съдържат задължително поле за кода на
операцията (КОП) и евентуално адресно поле (АП). Последното участва при
определяне разположението на операндите в ОП.
3) Текущата инструкция се обработва като ОП се дешифрира от дешифратора
(ДШ) и се определя коя е заявената за изпълнение операция. В зависимост от това
управляващото устройство (УУ) генерира последователните управляващи сигнали
(УС) за реализация на съставящите я микрооперации. Последното зависи от
метода за адресиране, заложен в самата инструкция.
4) Операндите се прочетат от ОП и се изпращат към входовете на АЛУ за
обработка.
5) На базата на генерираните УС се изпълнява операцията в АЛУ и след
приключването й, готовият резултат се съхранява във вътрешен регистър или в
ОП.
Организацията на компютърната обработка - на изчислителния процес, е свързана
с предоставяне на изчислителни ресурси на активните приложения - това са
задачите за изпълнение от КС. Функциите по тази организация се поемат от
системните програми. При изпълнение всяка задача преминава през различни
състояния в зависимост от функционалното поведение на компютъра, заложено в
неговия т.н. глобален функционален алгоритъм. Този алгоритъм организира
изчисленията и управлява преходите на задачите между състоянията, в които тези
задачи попадат. Тази концепция съответства на принципа на централизираното
управление, при който принцип всички изчислителни функции се ръководят от
централен възел, на базата на съхранена в паметта програма.
Организацията на изчисленията обхваща двете йерархични нива в компютърната
обработка, свързани с нейното дефиниране чрез програма от високо - макро ниво
и нейната реализация чрез машинните средства от ниско - микро ниво:
1) При организация на изчислителната обработка на микро-ниво основните
единици са елементарните операции при решаване на дадена задача. Това е
нивото на машината и е скрито от потребителя. Фактически работата на
компютъра по поддържане на изчисленията се осъществява на това ниво - на него
са реализирани поддържащите алгоритми, управлението и пр. Ето защо това ниво
се нарича машинно ниво на работа. Всяка машинна програма - микропрограма, се
състои от определен брой машинни инструкции - микроинструкции, които се
изпълняват в определен ред в зависимост от логическите условия. Така, в
микропрограма се формират няколко възможни последователности от
изпълнявани микроинструкции в зависимост от допълнителните условия на
изчислението.
2) Организацията на изчислителната обработка на макро ниво се свързва с
приложния аспект. В общия случай компютърната обработка е съвкупност от
процедури, изпълняване над потоци от данни. Процедурите се реализират на
базата на отделни алгоритми, чието обединение се разглежда като пълен
алгоритъм на компютърната обработка. За неговото описание е необходимо да са
известни отделните алгоритми Аi и условията за тяхното активиране.Базовите информационни единици в КС са следните:
- бит - съставна дума от английски език: bit - binary digit - двоична единица
информация: това е най-малката единица за съхранение и транспортиране на
информацията в електронна форма. Абстрактно битовете се представят като 0
(липса на електрически заряд) и 1 (наличие на електрически заряд). Един бит
информация - това е информация за елементарно събитие с равновероятностен
изход - 0,1.- байт - единица за обем на информация, записана в цифров (двоичен) вид. По
дефиниция, един байт се равнява на 8 бита (1 byte = 8 bits). Един байт информация
представлява минимална адресируема единица от 8 бита, която е основна клетка
на паметта на КС. Терминът байт е използван за пръв път от Вернер Бухолц през
1957, по време на проектирането на компютъра IBM 7030;- поле - група от m - байта, които се адресират едновременно чрез адреса на левия
- първия байт;- машинна дума - структурна единица за всяка КС, определяща формàта на
данните.4. Съвместяване на операциите в процесорите. CISC и RISC процесори.
Архитектурни особености на съвременните микропроцесори.
4.1. Съвместяване на операциите в процесорите. CISC и RISC процесори:Тук вече говорим за 64 - разрядни интегрални процесори. Тяхното основно
отличие от предшествениците им е, че съвместяват операциите в своята работа. За
целта са възможни различни структурни реализации на процесори, които се
характеризират със своя вътрешен състав - процесор с акумулатор, процесор със
стек, процесор с общи регистри, процесор със свръх-оперативна памет - кеш
(cache) памет. Така, в своето непрекъснато „препускане” през инструкции и
данни, както беше споменато по-горе, съвременните процесори трябва да имат
съвместяване при двата типа съвременни технологии на централни процесори -
CISC и RISC.
- Технологията CISC (Complex Instruction Set Computer) е свързана с
традиционните процесори, при които се поддържат множество инструкции,
изпълнявани за различно време. Това време е в зависимост от типа на
инструкцията, дължината, метода за адресиране на операндите и пр. В някои
процесори изчисляването на резултата става на части поради разликата между
дължината на реалните операнди и размера на входовете на АЛУ. Като правило в
традиционният CISC-процесор инструкцията се реализира като група от няколко
байта в паметта, като управлението се извършва от микропрограмно устройство.
Последното извлича конкретна микропрограма, съответстваща на изпълняваната
инструкция, след което реализира последователност от действия - елементарни
операции, определяни от включените в микропрограмата микроинструкции. Тази
последователност се нарича “вътрешен цикъл”. Така всяка инструкция се
изпълнява за различен брой стъпки (тактове) в зависимост от броя на
микроинструкциите в тази микропрограма. Процесорната организация
традиционно се описва чрез т.нар. програмен модел, който обединява програмнодостъпните регистри от структурата. Техният състав и предназначение са
различни за различните модели процесори, а дължината им зависи от дължината
на машинната дума.
Типични CISC-процесорни модели, намерили своето приложение при изграждане
на универсални и специализирани процесори, са тези с акумулатор (служебен
регистър за временно съхраняване на данни), със стек (вид организация на
безадресна памет), с разширена група от регистри с общо предназначение и др.
- Технологията RISC (Reduced Instruction Set Computer) е развита в началото
на 80-те години като алтернатива на универсалните процесори с микропрограмна
архитектура и разширен състав на системата от инструкции. RISC-процесорите
работят с ограничено множество от инструкции и се характеризират със следното:
• броят на инструкциите и различните видове адресиране на операндите са
намалени (ограничени са до най-необходимите) и са въведени явни команди за
зареждане и запис (Load/Store архитектура) на регистрите;
• използват се прости инструкции с еднаква дължина, равна на дължината на
машинната дума и общ формат (определя еднакъв и минимален брой тактове за
изпълнение на инструкциите);
• операциите са от тип регистър-регистър с три адресна структура от типа
(R1)+(R2)® R3, които се изпълняват за един машинен такт (това налага голям
брой регистри);
• премахва се микропрограмното управление (използва се твърда логика за всяка
инструкция);
• комуникациите с паметта са на основата на инструкции за зареждане и
съхраняване на данни;
• избегнати са закъсненията при преходи;
• възможност за изпълнение на 1,5 команди на такт чрез прилагане на
конвейеризация на микро ниво и вградена кеш-памет
При RISC-процесорите се търси ефективно натоварване (запълване) на вътрешния
конвейер, което води до по-висока производителност. За целта управляващото
програмно осигуряване трябва да поддържа ефективна конвейеризация на RISCинструкциите, което се подпомага от опростеното предварително извличане и
изпълнение. Равномерните по дължина инструкции водят до увеличено запълване
на конвейера и оптимално използване на регистровата памет на процесора.4.2. Архитектурни особености на съвременните микропроцесори:Технологично микропроцесорът (МП) като процесор с универсални функции се
изгражда с една или няколко големи интегрални схеми (ГИС) и представлява
функционално завършено устройство с фиксиран интерфейс. Предназначен е да
изпълнява програми, намиращи се в оперативната памет (ОП) на КС, които
определят проблемната му ориентация. Главните особености на МП са: малък
обем, висока надеждност, малка консумирана мощност, ниска цена. Всичко това,
съчетано с универсалните му функции, позволява изграждане на големи системи с
програмно управление.
Една КС, като общо-функционираща система, се изгражда от различни по
предназначение интегрални схеми - -т.н. чипсет (chip set - набор от чипове),
свързани помежду си по определен начин. Ядрото на тази система е МП и още
редица други интегрални схеми, разделени в две основни подгрупи:
полупроводникови памети (ROM и RAM) и периферни интерфейсни схеми за
свързване на външни устройства. Тези подгрупи и техните представители ще
бъдат разгледани по-нататък в курса. Тези три отделни подгрупи оформят дадена
микропроцесорна фамилия.
Един от лидерите в областта на микропроцесорните фамилии - Intel е класически
пример за развитие на тези микропроцесорни фамилии. Първите микропроцесори
поддържат традиционната вътрешна архитектура - (4-, 8- и 16-разрядни МП),
дадена в традиционната архитектура на фон Нойман.. С развитието на 32-
разрядните МП, установили новата архитектура IA-32 (Intel Architecture-32),
започва и въвеждането на суперскаларната архитектурна концепция. Като начало,
това е въвеждането на вътрешна кеш-памет и ново високопроизводително
процесорно ядро, осигуряващо изпълнение на много от командите само за един
машинен такт (еднотактов процесор). В началото на 90-те години на XX век
редица водещи електронни фирми (AMD, Cyrix, IBM, Texas Instruments)
организираха производство на свои МП с подобни функционални възможности.
Това води до решението на Intel да създаде нов МП от пето поколение (Pentium),
значително надхвърлящ възможностите на разпространяващите се до този момент
МП с традиционна архитектура. Този процесор Pentium се отличава от
предшествениците си по реализираната т.нар. Хардвардска архитектура
(структура) с разделяне на потока на данните от потока на инструкциите.
Включва четири паралелно работещи обработващи устройства (две за числа с
фиксирана запетая и по едно за числа с плаваща запетая и за инструкции с
условен преход) и конвейер за инструкции с пет фази. Реализирана е и процедура
за предсказване на преходите, която позволява предварително да се определи найвисоката вероятност за посоката на разклонението. Така се достига до удвояване
на производителността при обработката. Процесорът съдържа два блока кешпамет по 8 Кбайта (за данни и за инструкции), 32-разрядна шина за адреси и 64-
разрядна външна шина за данни, позволяваща ускорен обмен на информацията
между RAM и кеш-паметта.
Освен универсалните процесори, които наричаме ЦП се разработват и
специализирани процесори. Те се включват като допълнителни или периферни
устройства - канален процесор, матричен процесор, комуникационен процесор и
пр. Друг такъв много силно развит подклас процесори са сигналните процесори
(СП-DSP), намиращи приложение навсякъде в съвременната комуникационна
техника. Те съдържат специфични и неизползвани блокове в ЦП и тяхната
архитектура е също подчинена на Харвардския модел на процесорите.
1ВЪТРЕШНА ПАМЕТ НА КОМПЮТЪРАІ. Общи сведенияКласификацията на паметите може да бъде направена по следните признаци: в зависимост от използваната технология:
– биполярни - ТТЛ, ЕСЛ, ШТТЛ и подобрените им варианти;
– MOS - P-MOS, N-MOS, C-MOS и подобрените им варианти. в зависимост от начина за достъп до отделните запомнящи клетки:
– памети с произволен достъп - времето за достъп до дадена клетка не зависи от
физическото местоположение на клетката в интегралната схема (Random Access Memory);
– памети с последователен достъп - времето за достъп до дадена клетка зависи от
физическото местоположение на клетката (Serial Access Memory). в зависимост от кратността на записа и четенето:
– памети за многократен запис и четене (наричат се още даннова памет, оперативна
памет, Random Access Memory или RAM);
– памети за еднократен запис и многократно четене (наричат се още програмна памет,
постоянна памет, Read Оnly Мemory или ROM).
Данновата памет се класифицира в зависимост от вида на използваните запомнящите
елементи:
- статични - запомнящият елемент е тригер;
- динамични - запомнящият елемент е кондензатор и по-точно – паразитен капацитет.
При тях, поради утечката, е необходимо периодично да се извършва регенерация на
записаната информация (опресняване, refresh).
Програмната памет се класифицира в зависимост от това колко пъти и от кого се
извършва програмирането:
- ROM – еднократно, от производителя на схемите, в хода на технологичния процес.
Наричат се още технологично-програмируеми или масково-програмируеми;
- PROM – еднократно, от потребителя. Наричат се още програмируеми или
електрически програмируеми (Programmable ROM). За програмирането е необходим
програматор, който е съвкупност от апаратни и програмни средства.
- EPROM – многократно, от потребителя. За програмирането е необходим
програматор. Изтриването на въведената информация се извършва с т. нар. “изтривалка”
чрез облъчване на чипа с ултравиолетова светлина с определена дължина на вълната.
(Erasable PROM).
- E2РROM или ЕАРROM – многократно, от потребителя. Изтриването става по
електрически път. (Electrically Erasable РROM, Electrically Alterable РROM). в зависимост от това дали с изключване на захранващото напрежение записаната
информация се губи или се запазва паметите биват:
– енергозависими;
– енергонезависими.
2ІІ. Даннова памет (RAM)1. Организация на запомнящата интегрална схема – фиг. 1.
Външната организация е N x n, където N е броят на адресите (думите), а n е броят на
разрядите. Вътрешната организация е W x B, оптималният вид на запомнящата матрица е
квадратен, при което се минимизира броят на изводите, апаратните разходи и
консумираната от схемата мощност. Във всички случаи N е цяла степен на две.
Към адресната част на схемата спадат входните адресни буфери, адресният регистър
(разделен на две части) и адресните дешифратори. За избиране на един адрес
(ред) от запомнящата матрица служи дешифраторът на редове, който има W изхода и
log2W входа. Аналогично дешифраторът на колони позволява само един бит от избраната
В-разрядна дума да бъде включен към информационния изход (при четене) или вход (при
запис). За реализацията на дешифрацията по колони са необходими log2В адресни бита.
Следователно за избиране на една запомняща клетка са необходими общо log2W + log2В =
log2N адресни шини.
Схемите за четене, запис и регенерация до голяма степен определят бързодействието на
интегралната схема, консумираната от нея мощност, шумоустойчивостта й, както и
нечувствителността й към разпределението на информацията в ея. Схеми за регенерация
има само при динамичните памети.
Схема за синхронизация и управление – входни сигнали: CS - избор на чип
(обикновено е СS ); R / W - четене/запис и ОЕ (обикновено е OE ) - разрешение на
изходите.
Фиг. 1.Организация на запомнящата интегрална схема
Разрядни
ШиниАдресен
дешифратор
Входни
адресни
буфери
Адресен
регистър
Входни
адресни
буфери
Адресен
регистър
Адресен
дешифратор и
мултиплексор
Усилватели за
четене, запис и
регенерацияАдресни шини
(избор на ред)
log2WАдресни шини
(избор на колона)
log2B
Синхронизация
и управление
Входно-изходна
схема
Запомняща
матрица1....W
. . . . BТакт
CS
OE
R / W
D I/O
32. Организация на паметта – фиг. 2.
Паметта се свързва към процесора чрез адресна, даннова и управляваща магистрали.
Всяка магистрала се състои от определен брой линии (шини). Разрядността на адресната
магистрала определя големината на адресното пространство. (Адресно пространство е
съвкупността от всички адреси, които процесорът може да зададе.)
Броят Q на запомнящите интегрални схеми в паметта зависи от необходимия капацитет
на паметта и капацитета на използваната интегрална схема:n
n
.
N N
Q M M , където NM х nM е необходимата организация на паметта, а N х n е
организацията на интегралната схема. Първото отношение се нарича разширение по
адреси и показва колко интегрални схеми са необходими за получаване на зададения брой
адреси, а второто – разширение по разряди и показва колко интегрални схеми са
необходими за получаване на зададената разрядност. На фиг. 2. е показано разширение и
по адреси, и по разряди.
Младшите адресни линии се използват за адресиране в рамките на чипа, старшите - за
избор на отделните схеми чрез входовете им CS, а най-старшите – за избор на отделните
модули при модулна организация.
Адресната дешифрация може да се осъществи по няколко начина:
а) чрез адресен дешифратор;
б) чрез линеен избор;
в) комбиниран.
С един изход на адресния дешифратор (или с една адресна линия за избор) се избират
едновременно толкова схеми, колкото е разширението по разряди, т. е.n
nM.
Фиг. 2. Организация на паметта
3. C-MOS статична запомняща клетка – фиг. 3.
Тази клетка е едноразрядна. Т1, Т2, Т3 и Т4 образуват тригер, Т3 и Т4 играят ролята на
колекторни резистори, Т5 и Т6 са адресни транзистори, посредством които се осъществяваD0R / W
A A RAM
CS
R / W
A RAM
CS
R / W
A RAM
CS
R / W
A RAM
CS
R / W
CS1D1 D6 D7
M NCS N
4достъпът до клетката. Транзисторите във всяко от рамената на тригера се отпушват
противофазно. В резултат на това консумацията в статичен режим е нищожна. Тя нараства
при превключване на тригера, т. е. при обръщение към клетката. Записът и четенето са
парафазни.
Фиг. 3. C-MOS статична запомняща клетка
Запис – клетката се избира (на адресната шина се подава 1). При запис
на 0 РШ0 = 0, РШ1 = 1, Т1 – проводящ, Т3 – запушен,
Т2 – запушен, Т4 – проводящ
на 1 РШ0 = 1, РШ1 = 0, Т1 – запушен, Т3 – проводящ
Т2 – проводящ, Т4 – запушен
Четене – клетката се избира. И двете разрядни шини се зареждат до 1. Разрядната шина,
свързана с проводящия транзистор, ще се окъси към маса, т. е. ще се намали нивото й.
Усилвателят за четене е диференциален и ще реагира в съответната посока.
4. Еднотранзисторна динамична запомняща клетка – фиг. 4.
Клетката е едноразрядна. Запомнящ елемент – кондензаторът СЗ. Капацитетът на
запомнящия кондензатор е 0,04 – 0,07 рF (40 – 70 fF).
Фиг. 4. Динамична запомняща клетка
Обръщението към запомнящата клетка се извършва на два етапа – подготвителен и
активен. В подготвителния етап усилвателите за четене се привеждат в състояние на
максимална чувствителност и РШ се поставят в съответното ниво. В активния етап
клетката се избира чрез подаване на 1 на адресната шина, транзисторът Т е проводящ:
- при запис на РШ се подава високо (за запис на 1) или ниско (за запис на 0) ниво.
Кондензаторът се зарежда или разрежда;
- при четене на РШ се подава междинно ниво. Зарядите на двата кондензатора – СЗ и СР(паразитния на разрядната шина) – се преразпределят. В зависимост от заряда на
кондензатора СЗ нивото на РШ се повишава или понижава. Тази промяна на потенциала
на РШ се възприема от усилвателя за четене.
Недостатък – запомнящият кондензатор е с капацитет, много по-малък от паразитния
капацитет на РШ, затова е необходим чувствителен усилвател.T1 T2
T3 T4
РШ0 РШ1
АШ
VDDРШ
СЗАШ
СР
55. Особености на динамичните памети (DRAМ)
а) Процесът на опресняване прекъсва, забавя до известна степен достъпа до DRAM.
При старите памети е необходима външна схема за управление на опресняването –Memory Refresh Controller (МRС). Съвременните схеми разполагат с вграден в чипа МRС.
б) DRAM са по принцип асинхронни.
в) Мултиплексиране на адресите – двойно се намаляват адресните входове, но са
необходими два стробиращи сигнала – RAS за въвеждане на адреса на реда и CAS за
въвеждане на адреса на колоната. Адресните сигнали трябва да са валидни по времето на
спадащия фронт на съответния стробиращ сигнал, а не през целия цикъл на обръщение.
г) бърз страничен режим на работа на DRAM – FPM DRAM (Fast Page Mode DRAM).
При стандартните памети при четене се активира редът, активира се необходимата колона,
прочита се информацията, колоната се деактивира (така възниква нежелано състояние на
очакване, през което процесорът чака паметта да завърши предаването на данни). След
това изходният даннов буфер се изключва и е готов за следващ достъп до паметта. При
FPM DRAM може да се достигне скорост на четене на поредица от данни (burst rate) 5-3-3-
3, което означава, че четенето на първия елемент от данновата поредица отнема 5 тактови
цикъла (4 цикъла на очакване), а следващите три елемента от данновата поредица отнемат
по 3 цикъла.
6. Видове DRAM
а) EDO DRAM (Extended Data Out DRAM)
Времената на достъп са 70, 60, 50 ns. Тази памет не изисква колоната да се деактивира
и изходният буфер да се изключва, преди да започне следващият цикъл на предаване на
данни. Тук burst rate е 5-2-2-2.
б) Синхронни DRAM (SDRAM)
При тях се използва фактът, че в повечето РС се четат последователни данни и всички
битове в поредицата се извличат възможно най-бързо. Имат на чипа брояч на поредицата,
който позволява адресът на колоната да се инкрементира много бързо. Контролерът на
паметта задава местоположението и размера на необходимия блок от паметта и четенето
от нея е толкова бързо, колкото CPU позволява, като се използва такт, за да се
синхронизира времето на паметта със системния такт. Тук burst rate е 5-1-1-1. Например,
ако тактовата честота на процесора е 100 MHz, след като се стартира поредицата, всеки
следващ елемент се предава за 10 ns.
в) DDR DRAM (Double Data Rate DRAM)
При синхронните памети обменът на данни се активира по фронт на тактовия сигнал.
DDR DRAM позволяват обменът на данни да се активира и по двата фронта на тактовия
сигнал.
г) Direct RDRAM
Конвенционалната DRAM архитектура достигна практически горната граница по
отношение на работна честота и ширина на магистралата. Direct RDRAM са представени
през 1999 г. и са резултат от сътрудничеството на Intel и компанията Rambus. Това е
абсолютно нова RAM архитектура, включваща управление на шината (the Rambus Channel
Mastering) и ново свързване (the Rambus Channel) на запомнящите схеми (the Rambus
Channel Slaves). Базовата конструкция е предназначена за 600 MHz честота на CPU, а
втората итерация, наречена Concurrent RDRAM - за 700 MHz.
Директният Rambus канал включва контролер и една или повече Direct RDRAM,
свързани чрез обща магистрала, която може също така да свързва микропроцесори, DSP,
графични процесори и ASIC.AR (AC) DRAM
A
RAS
CAS
6ІІІ. Програмна памет (ROM)1. Запомняща клетка на n-канален EPROM (за 1 бит)
Запомнящият елемент е транзистор с несвързан (плаващ) гейт – FA-MOS транзистор.
Фиг. 5. Запомняща клетка на n- канален EPROM
Адресната шина е разположена над плаващия гейт, което силно намалява размерите на
запомнящата клетка. При запис на 0 към дрейна и адресния гейт (АШ) се прилага високо
напрежение (25-30V при старите схеми, 12,5V при новите), вследствие на което между
сорса и дрейна протича силен ток. Част от електроните в канала придобиват достатъчно
енергия, за да достигнат до плаващия гейт. (Процесът се нарича инжекция на горещи
електрони.) Натрупаният отрицателен заряд повишава праговото напрежение на
транзистора. Напрежението на адресната шина при четене се избира с такава амплитуда,
че транзисторът с натрупан отрицателен заряд остава запушен, докато транзисторът без
заряд се отпушва.
Изтичането на заряд от плаващия гейт е много бавно, записаната информация се
съхранява в течение на няколко десетки години. Изтриването на информацията става през
облъчване с ултравиолетова светлина през специално прозорче от кварцово стъкло на
корпуса. Изтрива се записаната информация в целия чип. Тези схеми са от серии 27ХХ и
27ХХХ, с организация N х 8 К бита.Inteligent Identifier Mode – режим на идентифициране на EPROM и на производителя –
въведен от Intel.
Използват се различни структури, подобни на тази на n-каналните EPROM. Разликата е
в дебелината на окиса над дрейна (двойно по-тънък окис) и във функциите на
управляващия електрод.
При запис дрейнът се свързва към маса, на управляващия гейт се подава високо
напрежение и под действието на електрическото поле електроните преминават през
тънкия окис и зареждат отрицателно плаващия гейт, повишавайки праговото напрежение
на транзистора. При изтриване управляващият гейт се свързва към маса, високотоРШ
АШ
(по ред)
VDDFA-MOS
АШ
(по колона)
FLOTOX
Управляваща
шина
Адресна
шина Шина
данни
Адресен
транзистор
7напрежение се подава на дрейна и плаващият гейт се разрежда. Изтрива се байт, група
байтове или целият чип.
Тези схеми са от серии 28ХХ и 28ХХХ, с организация N х 8 К бита.
2864 – 8 K х 8 bit (8 K byte)
в) FLASH памети – запомнящата клетка също се състои от два транзистора – запомнящ
и адресен. Запомнящият е FA-MOS и програмирането се извършва чрез инжекция на
горещи електрони. Изтриването се извършва, като зарядът се разнася чрез тунелиране.
Технологията е ETOX – EPROM Tunnel OXide
Тези схеми са от серии 28Fхх с организация N х 8 К бита и 28Fххх с организация
N х 8 М бита.
28F008 – 1Мх8 bit (1М byte)
| EPROM | Flash Memory | EEPROM | |
| FA-MOS | ETOX | FLOTOX | |
| Нормализиран размер на клетката | 1 | 1,2 – 1,3 | 3 |
| Механизъм на програмиране | Инжекция на горещи електрони | Инжекция на горещи електрони | Тунелиране |
| Време за запис на 1 byte | < 100 | < 10 | 3 – 5 ms |
| Механизъм на изтриване | Облъчване с UV светлина | Тунелиране | Тунелиране |
3. Serial EEPROM – серийни EEPROM - поддържат двупосочна двупроводна връзка и
протокол за обмен на данните.
Наименованието BIOS е съкращение от Basic Input/Output System - базова система за
вход/изход. По същество, това е компютърна програма, работеща на най-ниско ниво
(позната и под наименованието фърмуер), която се стартира първа при включване на
компютъра. Тя е необходима, за да може да се "одухотвори желязото", тъй като хардуер
без софтуер е именно купчина безполезно желязо.
Основната функция на тази програма е да инициализира стандартния хардуер (
клавиатура, мишка, графичен адаптер, памет и т.н) и да зареди необходимите драйвери за
управлението му. При пускането на компютъра първоначално се стартира програмата на
BIOS за инициализация и проверка на работоспособността на инсталираните компоненти,
позната като POST - Power On Self Test. Като следваща стъпка се прави проверка за
състоянието на откритите компоненти, след което се инициализират и зареждат
драйверите им за управление. След успешното завършване на тази програма BIOS предава
управлението на операционната система. Ако по време на POST теста се открият грешки,
те се изписват на екрана на монитора. Ако такива възникнат в по-ранен стадии, когато
още не е стартиран видеоадаптерът, тогава BIOS сигнализира с комбинация от звукови
сигнали от системния високоговорител, която е различна за всеки отделен производител
на BIOS. При доста съвременни платки се използват и цифрови индикатори (фиг.1), които
прихващат от port 80h кодa на всяка изпълняванa подпрограма от POST и гo изобразяват
визуално, като по този начин улесняват диагностицирането на евентуален проблем. При
някои екзотични платки се среща и вариант с гласови съобщения, но той е изключително
рядък.
8Фиг. 1
Фиг. 2Програмата BIOS е записана в един малък чип, наречен EEPROM -(Electrically Erasable
Programmable Read-Only Memory), който се намира на дънната платка (фиг.2). Някой
може би ще попита защо при съвременните дънни платки се използва именно такъв тип
памет, а не просто ROM. Отговорът е прост: за да може да се обновява постоянно -
нещо, което е невъзможно при памет тип ROM. Всъщност възможността за обновяване
9на фърмуера на една съвременна дънна платка е много важна, тъй като с течение на
годините хардуерът се усложнява - постоянно излизат нови модели процесори, памети,
периферия и т.н. Затова и за да има по-дълъг жизнен цикъл, съвременната дънна платка
трябва да бъде актуализирана постоянно. Разбира се, това не трябва да бъде самоцел и
единствената причина да си смените фърмуера с по-нова версия е евентуалната поява
на някакви проблеми с даден хардуерен компонент. Актуализация се налага и ако
планирате ъпгрейд с нов процесор - за да функционира правилно с вашата дънна
платка, той обикновено изисква по-нов фърмуер от текущата ви версия. Важно е да се
отбележи, че всеки модел дънна платка от всеки един производител си има свой
уникален BIOS. Поради тази причина винаги когато планирате подмяна, първо трябва
да се убедите, че притежавате правилния фърмуер, защото в противен случай може да
получите напълно неработоспособно дънo.
Дънна платка. Компоненти на дънната платка.1. Същност
Дънната платка представлява основата на всеки компютър. Можем дори да
кажем, че дъното е целият компютър, защото има дъна, които включват в себе си
абсолютно всички части на компютъра. Историята на дъната върви успоредно с
историята на компютрите, но през годините то също претърпяло известно
развитие. Първите компютри били изградени на т.н. S100 шина, и при тях нямало
обособено дъно - самият компютър представлявал няколко платки, поставени на
конектори от тази шина, и свързани помежду си, като процесора бил на една,
паметта на друга и прочие. Вероятно едно от първите дъна, които изглеждали
като днешните било това на т.н. компютър Apple I, защото то включвало
абсолютно всички компоненти за компютъра, освен захранването. След това
дъната се развили в историята и се появили нови неща по тях, като чипсети,
стандартизирани интерфейси за разширение и прочие.
Откакто са създадени микрокомпютрите през 1974 г., обикновено голяма част
от основната електроника е интегрирана върху обща печатна платка, наречена
дънна или по-кратко дъно. Дънната платка (Motherboard) съдържа чипове като
CPU, RAM, ROM-ВIOS, CHIPSET, слотове за разширение, входно-изходни
портове и др.Дънна платка (означава се с МВ, Mainboard, Motherboard) - Това е голяма
платка, върху която се инсталират всички останали компоненти. Според вида на
процесора, за който са предназначени, дънните платки са два вида - за AMD и за
Intel процесори.
- дънни платки за AMD платформа се делят на няколко вида според това за какъв
точно AMD процесор са предназначени:
* Socket A (Socket 462) - Athlon, AthlonXP, Duron, Sempron.
* Socket 754 - 64bit Athlon, Sempron за s.754
* Socket 939 - 64bit Athlon
* Socket 940 - Opteron
-дънни платки за Intel платформа също се делят на няколко вида според Intel
процесора, за който са предназначени:
* Socket 478 - Celeron, Pentium 4
* LGA 775 - за най-новите P4, някои модели Celeron
Трябва да знаете, че на дъната с интелска платформа не може да слагате AMD
процесори и обратно.
Чипсетът играе много важна роля при работата на системата. Той е един от
основните компоненти интегрирани на дънната платка. При покупката на дъно
трябва да обърнете особено внимание на този компонент. Чипсетът осъществява
връзката между различните компоненти на дънната платка. В него са различните
контролери – шината на паметта и процесора, вход/изход и др. Основните видове
чипсети са: VIA, SIS, Intel, nForce (напр. Via KT333, Via KT600, Sis 741, nForce 2,
nForce 3 и т.н.т).
На дъната има специални слотове (AGP, PCl, PCl-Express), в които се поставят
различните контролери: видео карта, звукова карта, мрежова карта и др, както и
слотовете за РАМ паметта- DIMM, SIMM. При избора на дъно е желателно да има
повече слотове, защото по-големия брой слотове е по-голяма възможност за понататъшен ъпгрейд на хардуера.
Дънните платки могат да са АТХ и mАТХ. Съответно АТХ в повечето случаи
имат повече възможности (бр. слотове) заради по-големия си размер. Дъна с
форм. фактор mАТХ са предназначени за по-малките кутии (mATX), но това не
пречи да се монтират и в стандартна ATX кутия.
Вече почти всички дънни платки имат интегрирани аудио (саунд) и мрежови
контролери, а някои дори разполагат и с интегрирана видео карта.Видео карта (означава се с VGA, SVGA, VC, Video adapter, Video card) -
преобразува информацията и я изпраща към монитора. Тези карти си имат свои
графични процесори (GPU) и собствени чипове с памет (64МБ, 128МБ, 256МБ).
Колко е добра една карта се определя главно по честотата на GPU-то, размера на
паметта и шината към паметта (64bit, 128bit, 256bit). Основните марки карти са
NVIDIA и ATI. Видео картите се поставят в специални слотове (АGP, и PCl-E за
най-новите). AGP слотовете са 1x, 2x, 4x и 8x. 1х и 2х вече не се употребяват
поради ниските стойности на предаване на данни и по-високия волтаж, на който
работят в повечето случаи. Карти, предназначени за 8х тръгват и на дъно,
поддържащо максимум AGP 4х и обратно. Разликата в бързината между 4х и 8х е
малка и на практика почти не се усеща.
Ако разгледате някоя ценова листа за хардуер ще забележите, че след модела на
някои карти има означения като SE, LE, XT, Pro, GE, TD и др. Teзи означения се
поставят от отделните производители в зависимост от възможностите и
предназначението на дадена видео карта.
При някои модели дънни платки има вградени видео контролери. Лошите
страни на тези интегрирани видео карти са ниската производителност и
количеството RAM, което си присвояват, защото нямат собствена памет и ползват
оперативната памет на компютъра.Процесор (означава се с CPU) - Процесорът го наричат “мозъка на компютъра”
защото той обработва цялата информация, която представлява различни
математически изчисления. Ето защо от него зависи това колко е добър един
компютър.
Двете конкурентни фирми, произвеждащи процесори са Intel и AMD. При AMD
процесорите от нисък клас са Duron и някой Sempron, а от висок Athlon, AMD
64bit. При Intel процесорите от нисък клас са Celeron, a oт висок Pentium 4.
Решаващо за бързината на един процесор е неговата тактова честота (ще я
срещнете най-често в MHz или GHz). Кеш паметта (64KB, 128KB, 256KB, 512KB)
също е решаваща, но въпреки това има процесори, които са с по-малка честота от
други, а в същото време са по-високопроизводителни.Cooler (Fan) – преведено на български означава вентилатор (охладител).
Охладители има на няколко места в компютърната система – на централния
процесор, на видео картата в повечето случаи и в захранващия блок. Ще се спрем
главно на CPU вентилатора. Охладителят на централния процесор се подбира
според вида на процесора. Именно охлаждането на CPU-то играе важна роля за
стабилността на системата. Охладителят на процесора се състои от две основни
части: вентилатор (охлажда металните ребра) и метална конструкция (отнема
топлината на процесора) с охладителни ребра наричана за кратко радиатор.
Металната конструкция на CPU охладителя се изработва най-често от алуминиева
или медна сплав. Върху този радиатор е прикрепен вентилатора, който от своя
страна е свързан към захранването.RAM (Read Access Memory) - това е оперативната памет на компютъра. Когато
компютъра работи файловете се зареждат в нея. В днешно време е
препоръчително да имате поне 256МБ РАМ. При повече опер. памет системата е
по-високопроизводителна. Добра алтернатива е ако дъното ви поддържа
функцията Dual Chanel да си сложите две еднакви платки RАМ, които ще работят
на двуканален режим т.е. печелите по-голяма производителност. RAM паметите
биват: DDR (по-често употребявани) и SDRAM. Дори вече излязоха и наймощните памети DDRII, които са за Intel платформи.Захранване (PSU) - желателно е захранването да е поне 300W. То служи като
трансформатор и изправител на напрежението, като го преобразува в
необходимите волтажи за захранване на отделните компоненти. Ако системата ви
е по-мощна, тогава ще е необходимо по-мощно захранване (напр. 400W). Има
различни марки захранване и съответно различни по качество. Kутиите вървят
заедно със захранване!
Хард диск (HDD) - 40ГБ, 60ГБ, 80ГБ, 120ГБ, 250ГБ ... В превод означава твърд
диск. На това устройство се записва цялата информация. Твърдия диск не е
енергозависим, т.е. дори след прекъсване на напрежението цялата информация на
него се запазва (за разлика от RAM паметта). Всъщност тази информация се
записва на метални плочи (дискове), намиращи се вътре в самото устройство.
Колкото и голям твърд диск да си вземете бъдете сигурни, че все няма да ви стига.
За хард дисковете няма да се впускам в ненужни обяснения, защото е излишно.
Ако дъното ви поддържа функцията SerialATA (SATA) най-добрия избор ще е
един SATA твърд диск. Като най-добри марки се очертават Hitachi и Seagate. Aко
ще си взимате по-голям хард диск желателно е да е с 8MB cache.Мрежова карта (Lan card) – служи за свързване на компютъра в мрежа. Тя се
слага в специални слотове на дънната платка. В днешно време почти всички
дънни платки разполагат с интегриран такъв контролер.
Звукова карта (Sound card) – тя генерира звука към колонките. Повечето
дънни платки разполагат с интегрирана звукова карта, което спестява покупката
на отделна такава. Звуковата карта представлява платка, която се инсталира в
специални слотове на дънната платка (най-често PCI слотове). Към нея се
включват самите озвучителни устройства (колонки, слушалки). Колкото по-скъпа
е една карта, толкова по-качествен звук може да генерира.
Повечето операции с дънната платка могат да се извършат преди да я сложим в
кутията. Преди това е желателно да поставим дънната платка на някакъв материал
– например дунапрен или върху текстолита, върху който тя седи в кутията си.
Това се прави за да не се повредят елементите от другата страна на дъното. Тук
вече е необходима техническата документация за дънната платка за монтиране на
различните части на компютъра.
Входни усройстваВходните устройства (Input device) на компютъра се използват за въвеждане на
някакъв вид информация в компютъра, с цел тя да се обработи.
Преди навлизането на персоналните компютри за периферни са се считали
почти всички устройства, свързани с централния процесор и оперативната памет.
С годините се добавят все по-нови периферни устройства и например при
персоналния компютър основните входни устройства са вече клавиатурата и
мишката, а изходните - мониторът и принтерът.
Входни устройства са: Клавиатура Мишка Скенер Микрофон Джойстик Камера
Клавиатура
Клавиатурата е периферно устройство,създадено по подобие на бутоните на
пишеща машина.
Клавиатурите са създадени за въвеждане на текст и отделни символии за
контролиране на различни компютърни оберации.Физически компютърната
клавиатура е збор от близо разположени квадратни бутони, наречени
клавиши.Обикновенно на всеки клавиш е отпечатан знака,който въвежда,като в
повечето случаи всяко натискане на клавиша въвежда отпечатания върху него
символ.Съществуват и специални символи,които,за да бъдат ваведени,трябва да
се натиснат няколко клавиша едновременно или последователно,други клавиши
не въвеждат символ,а служат за командване на компютъра или самата клавиатура.
Мишка
Управлението на системата чрез клавиатурата в някои случаи е сложна за
изпълнение.Това се отнася за основната част от съвременния софтуер.За
улеснение се използва едно просто за употреба,но много ефикасно устройствомишката.Това е удобна за хващане кутийка,която има две ключета.Всяко от тях е
предназначено за изпълнение на определени функции.За да може да се използва
мишка,не е достатъчно тя да се свърже към компютъра.Оправлението и в някои
случаи се осигурява от специална програма,която зависи от вида на мишката.Тази
програма обикновено се стартира автоматично при включването на
компютъра.Макар и да е подготвена за работа,мишката не може да се използва
във всяка програма.
В среда,която допуска използването на мишка на екрана на монитора се
появява указател на мишката,например стрелка.Потребителят движи мишката
върху повърхност,а указателят следва това двжийение върху екрана.Чрез
придвижване на мишката в различни посоки може да се избере всяка точка на
екрана.Указателят на мишката променя формата си в зависимост от
предназначението на областта на екрана,в която се намира.След привеждането на
показалеца на мишката на желаната позиция се използва лявото или дясното
ключе, според операцията,която трябва да се изпълни.
Обикновено с дясното ключе на мишката се отваря меню-списак от команди.То
зависи от извършваните действия и средата,в която се работи.Командите в това
меню се избират автоматично в контекста на състоянието на програмата,затова то
често се нарича контекстно меню.
Микрофон
Микрофонът е устройство,което преобразува звуковия сигнал
електрически.Думата има гръцки произход,от микро означаващо глас.Микрофони
се използват в телефоните,радиото,телевизията и продукцията на филми.
Джойстик
Джойстикът е периферно устройство за персоналния компютър или игра на
конзоли.Използва се като уред за оправляване на компютърни и видео игри
предимно полетни симолатори.Джойстиците се наричат и джойпадовете на някои
игрални конзоли.
Уеб камера
Видео камера,която може да предава видео време през World Wide Web
програма,за чатили друга компютърна програма,в която има обция за видео
връзка.
Уеб камери се наричат и цифрови камери,които качват изображение на уеб
сървари,непрекъснато или през определен период от време.Това може да бъде
постигнато чрез камера,вклучена към персоналния компютър,или чрез по
специализирана апаратура.Камерите,използвани за видео комферентна връзка
обикновенно са под форма на малка,лесно преносима камера с относително малки
възможности,вклучващи се директно към персоналния компютър.Понякога за
тази цел се използват и аналогови видео камери,сварзани към компютъра чрез
извличаща платка.
Графичен таблет (или дигитайзер) е периферно устройство за компютър,
което позволява да се рисуват с ръка образи и графики по същия начин, както се
рисува върху лист хартия, но чрез това устройство нарисуваното се цифровизира
и става възможна обработката му чрез компютър.
Графичният таблет се състои от чувствителна повърхност и стилус (вид
писалка) и е свързан към компютър. Най-общо казано нарисуваното не се появява
на повърхността, а директно се вижда на монитора на компютъра, към който е
свързан. При някои по-стари графични таблети обаче се е предвиждала и
възможност за директно взаимодействие (всъщност те са предшествениците на
модерните таблети)Скенерът се използва за въвеждане на графична информация. Скенерите
работят на принципа на оптическо заснемане на изображението от хартиено
копие или фотофилм. Те имат сканираща глава, която обхожда всяка точка на
изображението и я заснема, кодирайки цвета или тона и като съответно число.
Скенерите биват цветни и чернобели. Добрите цветни скенери разпознават над 16
милиона цвята. Скенерите се управляват от специални интерфейсни платки, които
се монтират на един от слотовете за разширение на РС и ползват специален
софтуер за сканиране.Софтуер за сканиране и етапи при сканиранетоПочти всички скенери се доставят с основен софтуер, който е необходим
при сканиране. Всички програми за цветно сканиране предлагат някой функции с
помоща на които може да се определят следните етапи на сканиране :Избор на изображение и подготовката му за сканиране – почистване от
драскотини, прах, следи от пръсти.Оценка на оригинала – базира се на следните фактори :
- експозиция – дали оригинала е преекспониран или недоекспониран (той е
по-тъмен и не улавя всички подробности)
- цветен оттенък (преобладаващ цвят)
- рязкост – тази част от сцената, която е на фокусПредварително сканиране (prescan) – това е бързо сканиране при ниска
разделителна способност, което позволява да получите предварителен изглед на
изображението и да нагласите размерите му(cropping). Ако скенерът и софтуерът
позволяват може да се направят някой настройки и корекция на цветовете. Следва
корекция в рязкостта (sharpening) – върши се когато е необходимо да се коригира
замъглен оригинал или ако при сканирането оригиналът не е бил фокусиран
добре.Изрязване
Някакво управление на разделителната способност
Възможност за избор на типа на оригинала - цветен, степен на сивото
или щрихУправление на яркостта и контраста
Баланс на цветовете
Подобряване на рязкостта
Установяване на размера на изображението и разделителната
способност
Преобразуване от негатив в позитив
Записване на изображението в подходящ файлов форматСвързване на скенера към РС – тоСрещат се три варианта на свързване към компютъра – чрез паралелен
порт, чрез USB и SCSI интерфейса. Някой от евтините скенери работят с
паралелен интерфейс, но тъй като все повече системи поддържат USB портове,
USB скенерите вече почти изместиха паралелните. На теория скоростта на USB
порта е между тази на мудния паралелен порт и бързата SCSI връзка. Но докато
скенер с SCSI интерфейс изисква добавяне на SCSI адаптер, да се зададат адреси
и да се терминира последното устройство, то инсталирането на USB скенер става
съвсем лесно и бързо.ВидеокамериВидеокамерата е сложно оптико-механично и електронно устройство, което се
състои от три основни части:Оптична. С нейна помощ се улавят отразените светлинни лъчи от сниманите
обекти, проектират се върху специална повърхност, която ги превръща в
елекричеки сигнали и след това се подават на електронния блок за обработка.Електронен блок. В електронния блок има няколко модула. Някои от тях
управляват оптичната система, други обработват получените електрически
сигнали от оптиката в подходящ вид за предаване по кабел или за запис. Отделен
модул управлява записващото устройство на камерата.Визьор. Това е уред, който позволява на оператора да вижда къде е насочена и
какво снима камерата в момента и предоставя допълнителна информация за
записа, скорост, бленда, фокус, баланс на бялото, състоянието на акумулаторните
батерии, нивото на звука и т.н.
Записващо устройство. Често това е самостоетелен модул (дори при някои
типове камери липсва), с който видеосигнала се прехвърля на траен носител -
магнитна лента, цифрова памет от типа на картите, DVD диск или твърд диск.
Видеокамерите могат да се разделят според вида си на няколко типа. Според
това, дали могат да записват получения образ или не, те се делят на видео камери
и видео камкордери (комбинация между думите CAMERA+RECORDER).
Първият вид (камери без рекордер)
се срещат предимно в студиата, където се използва повече от една камера
едновременно и с помощта на специален смесителен пулт режисьорът на
продукцията превкючва гледните точки от различните камери, за да бъде “поживо” предаването. Понякога камерите за едно предаване може да са дори в
различни студиа. За запис на получената по този начин продукция се грижи
специален отделен видеомагнетофон. Поради това, не е задължително
собственикът на студиото да влага излишни средства във видеозаписващи
магнетофони (рекордери), монтирани на всяка камера, защото, така или иначе, на
практика те няма да се използват постоянно или дори никога. Камерите с
монтиран на самите тях записващ магнитофон (рекордер)
се използват навсякъде, където носенето на отделен видеомагнетофон е
нежелано, трудно или изобщо невъзможно. Този вид камери могат да се използват
и в студийна обстановка, след като се свържат по подходящ начин с пулта на
режисьора. Често в професионалните студиа може да видите едни и същи
видеокамери със и без записващо устройство, окомплектовани с различни визьори
или обективи. Това е така, защото устройствата за професионални цели се правят
на модулен принцип. Обективите, електронните блокове, визьорите и
записващите устройства са отделни блокове и модули и могат да се
окомплектоват според нуждите. Например, на една и съща видеокамера може да
се поставят различни видеорекордери за различен формат на записа. Могат и да се
поставят различни обективи според нуждите на оператора – широкоъгълни,
телеобективи или макрообективи.
При видеокамерите от по-ниския ценови клас всички модули са съчетани в
един корпус и не могат да се делят или подменят.
Изключение правят няколко модела видеокамкордери с възможност за смяна
само на обектива.
Според вида на записа (без значение от типа на носителя), видеокамерите се
делят на аналогови и цифрови.
Според вида на записа (без значение от типа на носителя), видеокамерите се
делят на аналогови и цифрови.
Според броя на светочувствителните матрици, камерите (без значение дали са
аналогови или цифрови) се делят на едночипови (по една матрица (чип) за всички
основни цветове от цветния модел RGB) и тричипови (за всеки цвят по една
отделна матрица). Тричиповите камери винаги са за предпочитане пред
едночиповите, поради несравнимо по-доброто качество на получените
изображения.
На практика няма цифрови камери с лъчева тръба, поради това, че лъчевите
тръби, като средство за преобразуване на светлината в електричество, отдавна са
отхвърлени, заради големите недостатъци при получаване на образа,
необходимостта от изключително ярко осветление, за да се получи качествен
образ и др. Няма да обясняваме устройството на видеокамерите с лъчеви тръби.
Ще кажем само, че принципът им на действие има изключително много общи
черти с получаването на образ с помощта на монитор (телевизор) с електроннолъчева тръба. На практика това е същия процес, само че наобратно. Лъчите от
електронната тръба не създават образ, а помагат за неговото получаване. Лъчите
обхождат равнина, покрита със специална фоточувствителна емулсия, на която с
помощта на обектив, вече е проектиран образа, който снимаме. В зависимост от
това дали електронните лъчи попадат върху по-светло или по-тъмно осветени
области, се променя силата на електронния поток. В последствие тази промяна се
обръща в подходящи за предаване или записване електрически сигнали. След
приемането им в телевизионния приемник се симулира обратния процес.
Видеокамерите, работещи с помощта на светочувствителна матрица, не се
различават особено от цифровите фотоапарати, освен по разделителната
способност на матрицата, нейния реален размер и по това, че камерите са
създадени да записват непрекъсната последователност от кадри. В зависимост от
видеостандарта, броят кадри варира от 24 до 30 кадъра в секунда.
Изходни устройстваИзходните устройства (Output device) са тези устройства, които преобразуват
вътрешното електронно представяне в една компютърна система във вид, който е
разбираем за човека. Самото представяне се нарича изход. До скоро компютърният
изход беше само визуален и двуизмерен, състоящ се от представяне върху
компютърния екран или отпечатване върху хартия от принтер.
Изходни устройства са: Монитор Плотер Принтер ТонколониМониторМониторът използва данните, които процесорът изпраща в дял от паметта, наречен
видео памет. Тези данни постоянно се актуализират и изпращат към дисплея в
съответния ред, така че екрана да показва изображения, които ние можем да четем или
разглеждаме.LCD дисплеитеТези дисплеи преди бяха преимущество само на лаптопите, а днес ги виждаме
навсякъде. Преди години първите лаптопи се нуждаеха от лек, тънък и електрически не
ангажиращ дисплей. Наистина първите имаха вградена електроннолъчева тръба и в
следствие на това не можеха да работят на батерия. След това се появиха първите
плазмени дисплеи, но и те не бяха решение - те са лакоми за енергия, а и при първите
картината никак не беше красива. И така се въведоха първите LCD-та, като решение на
този проблем - те бяха черно-бели, без подсветка и много напомняха на тези на първите
GSM-и. Нека разгледаме тук в хронологичен ред по-важните LCD технологии.
Съвременен LCD монитор
LCD технологии :
STN : Super-Twist Nematic - това са едни от най-ранните LCD-та. Те са черно-бели и
много напомнят тези на калкулаторите, но са различни от тях. При супер-туист
дисплеите се използва леко усукани молекули - при тях колкото по-голямо е
приложеното напрежение толкова повече прилягат и по-тъмен става участъка - така
тези дисплеи могат да образуват участъци с различни степени на сивото, а не просто
два цвята - фонов и черен. Тези дисплеи се прилагаха при първите лаптопи, чак до
началото на 90-те, когато се появиха цветните STN дисплеи.
CSTN : Същите, като STN, но при тях по закономерен начин се покриват групи от
пиксели (точки), с филтри, които превръщат постъпващата от подсветката светлина, в
така с някой от трите основни цвята - при различни яркости на пропусната светлина и
групиране с други пиксели се получават какви ли не цветове. За съжаление тези
дисплеи проявиха две качества на предшественика - мудността си и недобрият си
контраст.
TFT : Работят по същата технология, като горните, но всяка точка (пиксел) от тях се
поддържа и от група от транзистор и кондензатор - по този начин вместо да мигат
точките светят постоянно - по този начин се постига много по-ярка картина и по-висок
контраст. Поради това, че точките не се захранват постоянно, а се опреснява тяхното
състояние тези дисплеи имат и много по-бърза реакция.
Предимства и недостатъци на LCD :
LCD дисплеите имат следните предимства :
По-висока яркост и по-контрастен образ.
Ниска енергоконсумация
Не натоварване на очите
Малки размери и дебелина
LCD дисплеите имат следните недостатъци:
По-малко време на реакция, в сравнение с електроннолъчевата тръба - води до
замазване при видеото
Поради дефекти в производството могат да се появят т.н. мъртви пиксели по екрана -
появяват се цветни или черни точки в следствие от дефекти в субпикселите (една трета
от пикселите - точка отговаряща за един от основните три цвята)Дисплеи с електронно - лъчева тръбаИнтерактивността в компютърната графика изисква визуализация върху устройства,
образите върху които може да се променят бързо. Най-широко използувани за тази цел
са графичните дисплеи с електронно - лъчева тръба. Трябва да се отбележи, че
светлината, която се излъчва от луминофора затихва с течение на времето. Образът се
нуждае от непрекъснато прерисуване, което още се нарича регенерация. При честота на
прерисуване над 20Hz се създава илюзията за постоянно изображение. Опитът обаче
показва, че за да не се усеща трептене на изображението, честотата на кадровата
развивка трябва да е поне 75Hz.
В зависимост от начина, по който се формира изображението на екрана, дисплеите се
разделят на два вида - векторни и растерни.
1.Векторни дисплеи
Тези дисплеи са разработени през средата на 60 години и са били широко използувани
до масовото навлизане на персоналните
компютри. Прерисуването се извършва, като се изчертава поредица от вектори.
2.Растерни дисплеи
В началото на 70 години започва разработването на растерни дисплеи, основани на
принцип, близък до този на телевизионната развивка. Изображението се преобразува в
множество от точки, които се изобразяват последователно върху екрана на ЕЛТ
(електронно лъчева тръба).
Дисплеи със запомняща електронно-лъчева тръба
За да се реши проблемът с трептенето на образа на векторните дисплеи при голям брой
вектори, в края на 60 години се разработват дисплеи, при които луминофорът има
много дълго време на послесветене (повече от 1 час). При тези дисплеи практически
няма нужда от регенерация. Предимства - изключително високо качество на
изображението (липсва трептене) и сравнително ниска цена. Недостатъци - ограничени
интерактивни възможности (трудно се променя изображението).
Alienware Video Array: Две видеокарти (по – специални, не купени за 30 USD) и т.нар.
Video Merger Hub. Тази система поддържа до 4 видеокарти, но има специални
изисквания към охлаждане.Графична платка(видеокарта)
Видеокарти ATI Radeon
Графичната платка (известна също като графична карта, видеокарта,видеоадаптер) (англ. videocard) — устройство, преобразуващо изображението,
намиращо се в паметта на компютъра, във видеосигнал за монитора.
Обикновено видеокартата е разширителна платка и се поставя в специален слот (ISA,
VLB, PCI, AGP, PCI-Express) за видеокарти на дънната платка, но може да бъде и
вградена.
Съвременните видеокарти не се ограничават само с контрол на извежданото
изображение. Вграденият в тях микропроцесор има и допълнителни функции,
разтоварващи централния процесор на компютъра.Структура и действие на графичните платкиСъвременната графична платка се състои из следните части: графичен процесор (GPU) —извършва изчисления на извежданото
изображение, разтоварвайки централния процесор, обработва командите на
тримерната графика. Основен елемент, от който зависят бързодействието и
възможностите на цялото устройство. Съвременните графични процесори по
сложност малко отстъпват на централния процесор на компютъра, а често го
преввъзхождат по брой транзистори. Архитектурата на съвременен GPU
включва няколко блока за обработка на информацията: блок за обработка на 2D
графика, блок за обработки на 3D графика(геометрическое ядро и блок за
растеризация) и др. Видеоконтролер — отговаря за формиране на изображението във видеопаметта,
генерира команди RAMDAC за формиране на сигнали за развивка на монитора и
обработва заявки на централния процесор.Освен това, обикновено присътстват
контролер на външната шина данни (например PCI или AGP), контролер на
вътрешната шина данни и контролер на видеопаметта. Ширината на вътрешната
шина и шината на видеопаметта обикновено са пошироки от външната (64, 128
или 256 разряда срещу 16 или 32), в много видеоконтролери се вгражда още и
RAMDAC. Съвременните графични адаптери (ATI, nVidia) обикновено имат не
по-малко от два видеоконтролера, работещи независимо един от друг и
управляващи едновременно един или няколко дисплея всеки. Видеопамет — изпълнява роля на буфер на кадрите, в която се съхранява
цифрово копие на изображението, генерирано и постоянно изменяемо от
графичния процесор и извеждано на екрана на монитора (или на няколко
монитора). Във видеопаметта се съхраняват също междинни невидими на екрана
елементи наизображения и другие данние. Видеопаметта бива няколко типа,
различаващи се по скорост на достъпа и работна честота. Съвременните
видеокарти се комплектоват с памети тип DDR, DDR2 или GDDR3. Заедно с
видеопаметта, намираща се на видеокартата, графичните процесори използват в
своята работа и част от общата системна памет на компютъра, посредством пряк
достъп организиран от драйвер на видеоадаптера през шини AGP или PCIE. цифро-аналогов преобразовател ЦАП (RAMDAC) — служи за преобразуване
на изображението, формирано от видеоконтролера, в нива на интензивност на
цветовете на аналоговия монитор. Диапазона на цветност на изображението се
определя от параметрите на RAMDAC. Най-често RAMDAC има четири
основни блока — три цифроаналогови преобразователя, по един за всеки цветен
канал (червен, син, зелен, RGB), и SRAM за съхранение на данните за корекция
на гамата. Болшинството ЦАП имат разрядност 8 бит/канал — получава се по
256 нива на яркост за всеки основен цвят, еквивалентно на 16.7 млн. цветове
(чрез корекция на гамата изходните 16.7 млн. цвята обхващат по-голямо цветово
пространство). За поддръжка на втори монитор се използва втори ЦАП.
Монитори и видеопроектори включени към цифровия DVI изход на
видеокартата използват собствени ЦАП за преобразуване на потока цифрови
данни и не зависят от характеристиките на ЦАП във видеокартата. видео-ПЗУ (Video ROM) — постоянно запомнящо устройство, в което са
записани видео-BIOS, екранни шрифтове, служебни таблици и др. ПЗУ не
използва пряко видеоконтролера — към него се обръща само централния
процесор. Видео-BIOS осигурява инициализация и работа на видеокартата до
зареждане на основната операционна система, а също съдържа системни данни,
които могат да се четат и интерпретират с видеодрайвера в процеса на работа. В
съвременните видеокарти се използват електрически препрограмируеми ПЗУ
(EEРROM, Flash ROM), допускащие презапис на видео-BIOS от потребителя със
специална програма. система за охлаждане — управлява температурния режим на видеопроцесора и
видеопаметта в допустим диапазон стойности. Видеодрайвер —софтуер, доставян от производителя на видеочипа и зареждан
при стартиране на операционната система. Видеодрайверът изпълнява функции
на интерфейс между системата със стартираните в нея приложения и
видеоадаптера. Както и видео-BIOS, видеодрайверът организира и програмно
контролира работата на всички компоненти на видеоадаптера чрез специални
регистри за управление, достъпни през съответната шина.
Общата структурна схема е показана на фиг.19.
фиг.19.
Видео входове на монитора:VGA - Video Graphics Array - аналогов , морално остарял, почти излязъл от употребаDVI - Digital Visual Interface - цифров вход - има способност да предава висока разделителна
способност видео
HDMI - High-Definition Multimedia Interface - предава видео и аудио сигнали с висока
разделителна способност.
Принтери. Видове и характеристики.
Към периферията на компютра се отнясят всички външни устройства. Несъмнено
принтерът е най-широко разпространеното от външните периферни устройства, които
хората свързват към компютъра си.
Терминът принтер е вероятно едно от понятията с най-широко значение в областа на
обработката на информация, съчетавайки три толкова различни технологии като
ударната, струйната и оптичната. Те могат да бъдат разграничени по качество, скорост,
използвана технология, предназначение, цветност и по всеки един от многобройните
елементи на конструкцията им.
1. Свързване на принтера
Принтерите се свързват с компютъра чрез паралелния интерфейс, тъй като данните се
придвижват от компютъра към принтера по паралелни проводници, т.е. и осемте бита
пътуват едновременно. Предимството на паралелния интерфейс е, че при осем
проводника за едновременно пренасяне на данни информацията може да се предава от
компютъра към принтера по-бързо, отколкото при повечето серийни връзки. Въпреки
това паралелните връзки не се използват навсякъде, като една от главните причини за
това е ограничението за покриваното разстояние при паралелните линии. Тъй като
линиите за данни са паралелни, възможността за взаимни смущения между сигналите
при увеличаване на дължината на кабела е по-голяма, което води до възникване на
грешки в данните.
Някои от най-важните характеристики на принтерите са: разрядност, разделителна
способност, брой използвани шрифтове, скорост на печат, оцветяване.
Разрядността се определя от количеството символи отпечатани на един ред и също така
свързана с формата на листа за отпечатване. Принтерите използват формат А4 с 80
символа на ред. При компресиране на печата разрядността достига 132 символа.
Разделителната способност измерваме с количеството точки на инч. Тази
характеристика в голяма степен определя качеството на възпроизвеждане.
Скоростта се измерва в брой страници в минута или в количесво символи в секунда.
Повечето съвременни принтери позволяват използването на множество шрифтове.
Шрифтовете се различават по начина на записване на информацията за кодиране на
светли и тъмни полета. Обикновено те се записват като се използват една от следните
две технологии: bit-mapped и outline.
Bit-mapped шрифтовете кодират всеки символ като комбинация от точки, които
формират матрицата и записват информация за разположението и цвета на всяка
отделна точка. По-големите по размер символи се нуждаят от различни кодови
комбинации, тъй като се състоят от повече точки.
Outline шрифтовете кодират отделните символи като математическа функция, т.е.
линията, която трябва да се начертае, за да се изобрази символа. Тя определя контура
на символа, откъдето идва и името на технологията. При повечето шрифтове една
математическа функция отговаря на всички размери символи-всяка отделна линия на
символа просто се мащабира, за да се получи символа с необходимата големина. Затова
и outline шрифтовете често се наричат мащабируеми.
Основен фактор, който определя качеството на отпечатването е методът за формиране
на изображението. Принтерите с цялостно изобразяване на символите запомнят
механично формата на буквата, а принтерите с побитово изображение я съхраняват по
електронен път и формират всички символи в процеса на работа като използват
побитовата конфигурация на всеки отделен знак, съхранена в паметта.
Една съществена разлика между принтерните технологии се състои в това, дали се
прилага механичен удар върху хартия при печат. При ударните принтери върху листа
се нанасят редица удари. Неударните принтери поемат и притискат хартията механично
и въздействат по електронен път, но не прилагат силен удар. Технологиите използвани
при тях са различни – от лазерни лъчи и миниатюрни нагряващи елементи, чрез които
се стопява пигмент върху хартията до капки мастило, които се изхвърлят върху нея.
Единствената обща черта на всички неударни принтери е , че не нанасят удар върху
хартията в процеса на формиране на изображението.Ударните принтери произхождат
от типичната за офиса пишеща машина. Най-важната част са чукчетата, които удрят
мастилената лента, която от своя страна се притиска към листта хартия.
2. ПЕЧАТ
2.1. КОПИЕ НА ПРИНТЕР
За повтарящи се по-особени случаи може да се добави нов принтер в Settings,Printers.
Така може да избирате подходящо настроен драйвер в зависимост от конкретния
случай. Натиснете Start,Printers,Add Printer и добавете “новото” устойство. В списъка с
инсталирани принтери то ще се показва с името <модел на принтер. От контекстното
меню “properties” може да направите промените в настройките му. Така може да си
дефинирате икономичен режим на работа, режим за висококачествен печат и т.н..
Добра идея е също да се “инсталира” принтер за печат на компактдискове или на листта
по ширина. За да може да ги различавате лесно един от друг, преименувайте ги. За
целта кликнете върху тях в папката “printers” с десен бутон и от контекстното меню
изберете “rename”.
2.2.ОПЦИИ НА ДРАЙВЕРА НА ПРИНТЕРА
Много драйвери предлагат – в зависимост от конкретния модел на принтера – опции за
брой копия и мащабируемост в проценти. Постскрипт принтерите обикновено имат
опция за печат на няколко страници на един лист. Ако направите тези промени в
драйвера, а не от конкректно приложение, е възможно качеството на печат да се
повиши и/или да се ускори процесът на печат. Тук също може да се дефинират
различни принтери според задачите си.
2.3.ПАМЕТ НА ПРИНТЕРА
Ако при печат на големи, комплексни документи се появят грешки, първо проверете
дали на хард диска ви има достатъчно място. Windows не изпраща данните директно
към принтера, а първоначално ги записва временно в директория
\windows\spool\printers. Тази пътека е фиксирана и не може да бъде променяна.
Повечето приложения записват също временно данни в \windows\temp. Така че ако
свободното дисково пространство не е достатъчно, са възможни проблеми с
отпечатването. Windows не винаги дава съобщения за грешка в такъв случай.
Друг източник на проблеми би могъл да бъде форматът на данните, подавани към
порта. Информация за него може да намерите, когато кликнете върху shortcut-а на
принтера с десен бутон, изберете “properties,details” и кликнете върху езичето “spool
settings”. Настройката за формата по подразбиране е EMF(Enhanced Meta File). При
него данните се предават на порта в компресиран вид. Това изисква процесорна
мощност, но води до по-висок трансфер на данни. Ако поради някаква причина
ползвате не драйвера за вашия преинтер, а съвместим с него, е възможно при
декомпресирането да възникнат грешки. В такъв случай трябва да се лишите от
компресията и да смените формата на данните на RAW.
По-евтините принтери, предназначени за домашни потребители, имат в общия случай 1
MB памет и се претоварват от по-сложни заявки за печат. Единственото спасение е да
намалите разделителната способност или да вмъквате по-малко картинки на страница.
Някой драйвери дават възможност за промяна на големината на пращаните към
принтера пакети. Ако укажете стойността “conservative”, порциите са малко и рязко
намалява опасността да бъде надхвърлен капацитетът на принтерската памет. За сметка
на това печатате по-бавно. Ако стойността е “aggressive”, данните се прехвърлят на поголеми порции и скоростта е по-голяма, но за да не стават грешки, паметта на принтера
трябва да е поне 8 MB.
3. ВИДОВЕ ПРИНТЕРИ ПО ПРИНЦИП НА ДЕЙСТВИЕ
3.1.МАТРИЧНИ(УДАРНИ,ИГЛЕНИ) ПРИНТЕРИ
Най-популярните евтини принтери са ударните точково-матрични принтери, най-често
наричани просто матрични. Матричните принтери използват иглен печат с различен
набор игли в печатаща глава (9,24), поставени в специални държачи, които при работа я
насочват в правилната посока. Всеки един от символите се образува от няколко
последователно отпечатани вертикални колони, които изграждат иэображението като
матрица от точки. Решаващ фактор при определяне скоростта на принтера е времето
между два последователни удара на всяка игла. Съществуват два метода за задвижване
на иглата – традиционен и със запасна енергия. В първия случай тя се изстрелва от
електромагнит, който за целта променя поляризацията си с помощта на електрически
ток. След като захранването обърне посоката си, иглата се връща на мястото си. Във
втория случай пружината, задържаща иглата в нормално положение е леко напрегната,
така че при промяна на поляризацията тя се ускорява повече. Определящият фактор за
качеството е броя на иглите.
Основни предимства на този тип принтери са малките разходи за консумативи,
достатъчно висока скорост на печат, голяма надежност заради простата конструкция и
също така възможността за едновременно отпечатване на няколко копия.
Главен недостатък е високото равнище на шума, който вдигат. Основни характерестики
според, които избираме матричния принтер са:
брой игли (24 – иглените са с най-високо качество на печат);
начина на подаване на хартията (възможно е ръчно подаване лист по лист, автоматично
– от специален магазин и автоматично – на непрекъсната перфорирана в краищата
хартия);
скорост на отпечатване в чернови режим и в режим на качествен печат;
максимална ширина на хартията (обикновенно формат А4 и А3);
3.2.МАСТИЛЕНО-СТРУЙНИ ПРИНТЕРИ
При мастилено-струйните принтери в момента има две технологии за печат. Първата е
bubble jet. При нея миниатюрни резистори отделят голямо количество топлина, от
която мастилото започва да се изпарява и по този начин се създават балончета (bubble).
С нарастване на техния размер част от капките се изпръскват през отворите на главата
върху хартията. Когато балончето се пукне, възникват сили на привличане, които
придърпват още мастило от касетата към главата, която обикновено има около и над
600 отвора и всички те могат да работят едновременно. За втората технология в задния
край на резервоара при отворите се поставя пиезокристал, който при подаване на
електричен сигнал започва да вибрира. Когато се движи към отвора, той избутва капка
към хартията, а в обратна посока придърпва мастило към резервоара. И двете
технологии са достатъчно надеждни и не поставят ограничения пред увеличаването на
скоростта на печата и повишаването на резолюцията.
Напоследък особено се спекулира с алтернативата на марковите консумативи, която
предлагат различни фирми. Големите производители се противопоставят на замяната
на техни мастила с други и предупреждават, че от това не само пада качеството на
печата, но съществува опастност за самия принтер. Друг проблем е качеството на
хартията. Ако тя е с грапава повърхност светлината ще се отразява в различни посоки,
докато при гладката отражението е концетрирано. Неравната повърхност означава, че и
капките се отклоняват от сферичната си форма. Хартията не трябва да абсорбира
прекалено много от мастилото по нея, в противен случай изображението избледнява.
Това се забелязва по краищата на фигурите. Изходът е – ползването на гланцирана
хартия, която не попива повече от необходимото и недеформира капките. Така
резолюцията се удвоява.
Недостатък при мастилено-струйните принтери е, че те изискват периодична подръжка,
тъй като работят с течно мастило. Ако не се полагат необходимите грижи мастилото
може да засъхне по дюзите и да ги запуши. Усъвършенстваните модели имат вградени
програми за почистване, а при други дюзите се затварят сами, когато не се използват,
така че до мастилото да не достига въздух.
Предимствата при този тип принтери са:
постигане на максимално естествени и близки до оригинала печатни изображения,
безкомпромисна алтернатива на класическата цветна фотография; на практика
изключително скъпата и заемаща немалко място копирна фотографска техника се
замества от компактен принтер, който заема по-малко място на бюрото;
качествен печат, включително и върху обикновена канцеларска хартия;
бърз печат, като увеличаването на скоростта не е за сметка на понижаване на
качеството;
висока устойчивост срещу избледняване на отпечатъка под въздействие на слънчевата
светлина.
Най – важните качествени характиристики на тези принтери са:
разрешаваща способност – най-често срещаните стойности са 300/300 или 360/360
точки на инч, но някои висококачествени принтери осигуряват печат с разрешаваща
способност 600/600 или 720/720;
скорост на печат – достига до пет страници в минута и една страница в минута за
цветен печат;
размер на печатния лист – позволяват използването на формат А4 или А3 и рядко
ролкова хартия.
3.3.ТЕРМАЛНИ ПРИНТЕРИ
Съвременните термални принтери са най-лесно преносимите печатащи устройства. Те
използват терморезистори като нагряващи елементи, които се загряват от протичащия
през тях ток, а после изстиват бързо за части от секундата. Работят със специална
термочувствителна хартия, която при определена температура става от бяла почти
черна.
Тези устройства постигат възможно най-богатите, чисти, равномерни и наситени
цветове в сравнение с останалите техники за цветен печат. Те могат да бъдат с
минимални размери, тъй като термоелементите нямат подвижни части и постигат
висока разделителна способност. Най-добрите принтери достигат разделителна
способност от 300 точки на инч по хоризонтала и от 600 точки на инч по виртикала.
Основни предимства на термалните принтери са: лекота , ниско ниво на шума, висока
надеждност, позволяват работа и на батерии.
Като главен недостатък може да се отбележи скъпата термохартия, която може да се
обезцвети ако по невнимание бъде оставена при твърде висока температура.
3.4.ЛАЗЕРНИ ПРИНТЕРИ
Съвременните лазерни принтери са многозадачни – принтират, докато изпращат факс,
сканират и копират. Повечето от моделите се предлагат в комплект с програми за
управление, което допълнително улеснява интегрирането им в офиса. Можем да ги
групираме в три категории: ниският клас е предназначен за малък офис или бизнес.
Тези машини са изградени около факс и трябва да са свързани към компютър, за да
работят като скенер и принтер. Средния клас уреди са базирани на малък копир. Може
да преснемете книги, списания и други триизмерни обекти. Многофункционалните от
висок клас съчетават копира и принтера в един модул. Те работят изключително бързо
и обикновено имат сортиращи и завършващи опции.
Приемущества на лазерната технология са нейната простота и възможности за
развитие. Основният елемент на всеки принтер е барабанът, произведен от
фотопроводящ материал. Първоначално той се зарежда положително, а когато се
завърти, лазерен лъч обръща заряда на определени участъци. По този начин се изписват
текстът и се получава т.н. електростатично изображение. След това барабанът се
покрива с позитивно заредени частици тонер. Те естествено полепват само по местата,
маркирани от лазера. Много от корекциите на лазерната технология се правят имено в
този етап, защото колкото по-фин е тонерът, толкова по-високо е качеството на
отпечатъка. След като тонерът е покрил барабана, под него минава хартията, върху
която се отпечатва текстът. Скоростта на въртене на барабана определя бързината, с
която принтерът печата. За да се изобрази тонерът върху листа, по барабана се пуска
отрицателен заряд, по-силен от очертаното електростатично изображение, така че
хартията да привлече тонера. Накрая готовият лист минава през смесител, който се
състой от двойка нагрети до много висока температура ролки (затова и листовете
излизат топли). Целта е да се стопи тонерът и да попие върху хартията. Барабанът след
това се облъчва с фотони, за да се изтрие електростатичното изображение и отново се
зарежда положително, за следващата страница.
Днешните модели отпечатват копия с разделителна способност 1200 DPI, и то със
скорости, подходящи за големи работни групи и дори за цели отдели (от 6 до 12
страници в минута при цветен печат и 24 страници в минута при черно-бял). Намалени
са и разходите за отпечатване на страница.Устройства за извеждане на графична информация.
Плотери. Фотоплотер.Плотерът е изходно графично устройствпо за регистрация на инфинформация върху
носител. В качеството на носител може да се използва обикновена хартия, фотопласки
или пластмасови фолия.
Класификация:
а) според проложението биват: за изчертаване на документация; фотоплотери(създават
шаблони които директно се използват в технологичните процеси. Висока точност);
б)според принципа на изграждане на изобр: векторни; разстерно-сканиращи.Плотер SE284.SE284 е векторен, високо интелигентен плотер за висококачествени
многоцветни графични изображения във формат ISO A4 (210x297). Плотерът използва
писалки рапидографи от тип Rotring, Pentel и др. подобни. Писалките се задвижват от
постоянно токов мотор, а позицията им се определя чрез оптична система. Тази оптикомеханична система осигурява висока точност и висока разрешаваща способност при
позиционирането.Апаратно-програмната част на плотера е изградена на базата на
микропроцесора Z80. Това прави програмирането на плотера максимално леко. Той има
вградени:- високоскоростен векторен генератор;- генератор на окръжности;- генератор
на оси;- 6 шрифта от по 96 ASCII символа, които могат да се пишат във всички посоки.
Големината и отношението височина/ширина на тези символи са програмируеми;-
чертаене с непрекъсната или 5 вида прекъснати линии;- генератор на 5 вида маркери за
маркиране на точките.Управлението на плотера може да стане чрез три различни
интерфейса в зависимост от конкретната реализация - RS232C, IEEE488 или Centronics.Фотоплотери: представляват векторни плотери, използвани изключително за
изготвяне на технологични графични изображения с голяма точност. Техните работни
органи оптичните глави, имат сложна конструкция. Източникът на светлина се
фокусира с подходяща оптична система и преминава през затвор и сменяеми бленди.
Затворът, командван програмно, се отвара само в участъците, където ще се нанася
изображение. В някои конструкции вместо затвор се използва директно управление на
източника. Чрез смяна на бленди с различни диаметри и форма се изменят дебелината и
формата на изчертаваната линия или изображението в определена точка.
Според типа на струйната система: термоструйни и пиезоелектрически плотери.
Според физическия принцип на нанасяне на изображението. Те могат да се базират на
приципа на механично чертане с пишещ инстумент, който има най-различни
модификации (химикали, писци с туш, фулмастери и химикали със специална
конструкция и силно течлив химикал под налягане).
Според способите за регистрация. Използват се най-вече пишещия и струен метод отмеханичните и електромагнитните въздействия фотография и електрофотографияот немеханичните.
Според методите за формиране на контура на изображението: следящ или развиващплотери.Основни параметри на векторните плотери:Размер на работното поле - определя
категорията и цената на плотера, тъй като основен дял в стойността има механичната
конструкция на позициониращата система.Скорост на чертане - обикновено се
определя като ефективна скорост на работа на плотера, която в общия случай е пониска от максималната скорост на движение, реализирана от позициониращата му
система.Разрешаваща способност - дефинира се като най-малкото управляемо
движение (преместване), което може да извърши плотерът.Точност - определя
точността на възпроизвеждане на програмирания модел в реално изображение. Той е
мярка за качеството на механичната конструкция и системата за координатно
управление на плотера. Точността се дефинира като максимална стойност на
отклонението, с което се изчертава произволен вектор.Повторяемостта - отразява
качеството и надеждността на механичната конструкция на плотерите. По дефиниция
повторяемостта се измерва с точността, с която може да се изчертае някакъв графичен
примитив (точка, вектор или полигон), като се започва изчертаването му от различни
посоки и разстояния към него. Повторяемостта обикновено е по-малка от статичната
точност.Броя на писците, които могат да се използват. Въпреки че съществува
известна връзка между способностите за цветен печат и броя на писците, могат да се
направят многоцветни чертежи и с устройство с един писец. Повечето плотери
прекъсват работата си, когато трябва да им бъде сменен писеца, като по този начин
позволяват ръчно избиране на изходните нюанси. С други думи плотерът с четири
писеца може да печата в повече от четири цвята. Той може да оцвети чертежите в
толкова нюанси, колкото комбинации позволяват отделните цветове на писците. По-
големият брой писци е въпрос повече на удобство, отколкото на необходимост.
Плотерът може да бъде оставен да работи автоматично, ако има повече
писци.Протоколът за обмен - отразява степента на интелигентност на устройството в
системата за телеобработка.Геометрични интелигентни функции те обхващат: интерполативно управление за
изчертаване на криви от първа и втора степен; генериране на буквено-цифрови символи
по зададен техен код и начална координата; генериране на библиотечно фиксирани
графични структури от потребителя; извършване на координатни трансформации:
мащабиране, транслация, ротация и изрязване.Механични конструкции на векторните плотериВсеки векторен плотер се състои от
множество основни функционални възли. Някои от тях формират механичната
конструкция, а останалите управляващия блок. Механичната конструкция се състои от
статична носеща конструкция и механични изпълнителни звена. Механичните
изпълнителни звена, електрозадвижването и неговото управление образуватпозиционираща система. Тя получава задание от управляващия блок на плотера. Често
механичните изпълнителни звена се наричат позиционер. Към тях се отнася и
пишещият инструмент.В зависимост от типа на статичната носеща конструкция и
конструкцията на позиционера плотерите се разделят на няколко типа: равнинни,барабанни, рулонни и ролково-фрикционни.Режими на работа:1. Режим PLOT. Това е нормалният работен режим като графично HARDCOPY. Когато
плотера е в този режим получените данни се интерпретират като инструкции за
плотиране и ги преобразува в графични изображения (кръг, криви, оси, цвят и буквеноцифрова информация).
2. Режим PRINT. Този режим е добавен за максимална ценова ефективност, т.е. на
работни места, където извежданата информация е главно графична, но е необходимо да
се извежда и текстова информация. Плотера се използва като принтер с 80 знака на ред.
Извежда се само буквено-цифрова информация. Режим PRINT може да се използва и
като инструмент, т.е да се запишат всички кодове изпращани към плотера и по-късно
внимателно да се анализират.
3. Режим MONITOR. Служи като помощно средство за настройване на програмите към
плотера. Плотера действа като прозрачно средство, регистриращо предаваните по
интерфейса ASCII знаци в двете посоки, в последователността в която се предават.
Управляващите знаци се предхождат от например -край на текста- С(ЕТХ). За да се
различават получените и предадените от плотера данни, последните се подчертават. За
разлика от PRINT режима управляващите кодове също се изписват върху листа.80
знака се напечатват на един ред независимо, че съдържат CR или LF. Ако контролен
знак завършва ред, то се появява 81 знак за по-добро четене.)
някакъв вид информация в компютъра, с цел тя да се обработи.
Преди навлизането на персоналните компютри за периферни са се считали
почти всички устройства, свързани с централния процесор и оперативната памет.
С годините се добавят все по-нови периферни устройства и например при
персоналния компютър основните входни устройства са вече клавиатурата и
мишката, а изходните - мониторът и принтерът.
Входни устройства са: Клавиатура Мишка Скенер Микрофон Джойстик Камера
Клавиатура
Клавиатурата е периферно устройство,създадено по подобие на бутоните на
пишеща машина.
Клавиатурите са създадени за въвеждане на текст и отделни символии за
контролиране на различни компютърни оберации.Физически компютърната
клавиатура е збор от близо разположени квадратни бутони, наречени
клавиши.Обикновенно на всеки клавиш е отпечатан знака,който въвежда,като в
повечето случаи всяко натискане на клавиша въвежда отпечатания върху него
символ.Съществуват и специални символи,които,за да бъдат ваведени,трябва да
се натиснат няколко клавиша едновременно или последователно,други клавиши
не въвеждат символ,а служат за командване на компютъра или самата клавиатура.
Мишка
Управлението на системата чрез клавиатурата в някои случаи е сложна за
изпълнение.Това се отнася за основната част от съвременния софтуер.За
улеснение се използва едно просто за употреба,но много ефикасно устройствомишката.Това е удобна за хващане кутийка,която има две ключета.Всяко от тях е
предназначено за изпълнение на определени функции.За да може да се използва
мишка,не е достатъчно тя да се свърже към компютъра.Оправлението и в някои
случаи се осигурява от специална програма,която зависи от вида на мишката.Тази
програма обикновено се стартира автоматично при включването на
компютъра.Макар и да е подготвена за работа,мишката не може да се използва
във всяка програма.
В среда,която допуска използването на мишка на екрана на монитора се
появява указател на мишката,например стрелка.Потребителят движи мишката
върху повърхност,а указателят следва това двжийение върху екрана.Чрез
придвижване на мишката в различни посоки може да се избере всяка точка на
екрана.Указателят на мишката променя формата си в зависимост от
предназначението на областта на екрана,в която се намира.След привеждането на
показалеца на мишката на желаната позиция се използва лявото или дясното
ключе, според операцията,която трябва да се изпълни.
Обикновено с дясното ключе на мишката се отваря меню-списак от команди.То
зависи от извършваните действия и средата,в която се работи.Командите в това
меню се избират автоматично в контекста на състоянието на програмата,затова то
често се нарича контекстно меню.
Микрофон
Микрофонът е устройство,което преобразува звуковия сигнал
електрически.Думата има гръцки произход,от микро означаващо глас.Микрофони
се използват в телефоните,радиото,телевизията и продукцията на филми.
Джойстик
Джойстикът е периферно устройство за персоналния компютър или игра на
конзоли.Използва се като уред за оправляване на компютърни и видео игри
предимно полетни симолатори.Джойстиците се наричат и джойпадовете на някои
игрални конзоли.
Уеб камера
Видео камера,която може да предава видео време през World Wide Web
програма,за чатили друга компютърна програма,в която има обция за видео
връзка.
Уеб камери се наричат и цифрови камери,които качват изображение на уеб
сървари,непрекъснато или през определен период от време.Това може да бъде
постигнато чрез камера,вклучена към персоналния компютър,или чрез по
специализирана апаратура.Камерите,използвани за видео комферентна връзка
обикновенно са под форма на малка,лесно преносима камера с относително малки
възможности,вклучващи се директно към персоналния компютър.Понякога за
тази цел се използват и аналогови видео камери,сварзани към компютъра чрез
извличаща платка.
Графичен таблет (или дигитайзер) е периферно устройство за компютър,
което позволява да се рисуват с ръка образи и графики по същия начин, както се
рисува върху лист хартия, но чрез това устройство нарисуваното се цифровизира
и става възможна обработката му чрез компютър.
Графичният таблет се състои от чувствителна повърхност и стилус (вид
писалка) и е свързан към компютър. Най-общо казано нарисуваното не се появява
на повърхността, а директно се вижда на монитора на компютъра, към който е
свързан. При някои по-стари графични таблети обаче се е предвиждала и
възможност за директно взаимодействие (всъщност те са предшествениците на
модерните таблети)Скенерът се използва за въвеждане на графична информация. Скенерите
работят на принципа на оптическо заснемане на изображението от хартиено
копие или фотофилм. Те имат сканираща глава, която обхожда всяка точка на
изображението и я заснема, кодирайки цвета или тона и като съответно число.
Скенерите биват цветни и чернобели. Добрите цветни скенери разпознават над 16
милиона цвята. Скенерите се управляват от специални интерфейсни платки, които
се монтират на един от слотовете за разширение на РС и ползват специален
софтуер за сканиране.Софтуер за сканиране и етапи при сканиранетоПочти всички скенери се доставят с основен софтуер, който е необходим
при сканиране. Всички програми за цветно сканиране предлагат някой функции с
помоща на които може да се определят следните етапи на сканиране :Избор на изображение и подготовката му за сканиране – почистване от
драскотини, прах, следи от пръсти.Оценка на оригинала – базира се на следните фактори :
- експозиция – дали оригинала е преекспониран или недоекспониран (той е
по-тъмен и не улавя всички подробности)
- цветен оттенък (преобладаващ цвят)
- рязкост – тази част от сцената, която е на фокусПредварително сканиране (prescan) – това е бързо сканиране при ниска
разделителна способност, което позволява да получите предварителен изглед на
изображението и да нагласите размерите му(cropping). Ако скенерът и софтуерът
позволяват може да се направят някой настройки и корекция на цветовете. Следва
корекция в рязкостта (sharpening) – върши се когато е необходимо да се коригира
замъглен оригинал или ако при сканирането оригиналът не е бил фокусиран
добре.Изрязване
Някакво управление на разделителната способност
Възможност за избор на типа на оригинала - цветен, степен на сивото
или щрихУправление на яркостта и контраста
Баланс на цветовете
Подобряване на рязкостта
Установяване на размера на изображението и разделителната
способност
Преобразуване от негатив в позитив
Записване на изображението в подходящ файлов форматСвързване на скенера към РС – тоСрещат се три варианта на свързване към компютъра – чрез паралелен
порт, чрез USB и SCSI интерфейса. Някой от евтините скенери работят с
паралелен интерфейс, но тъй като все повече системи поддържат USB портове,
USB скенерите вече почти изместиха паралелните. На теория скоростта на USB
порта е между тази на мудния паралелен порт и бързата SCSI връзка. Но докато
скенер с SCSI интерфейс изисква добавяне на SCSI адаптер, да се зададат адреси
и да се терминира последното устройство, то инсталирането на USB скенер става
съвсем лесно и бързо.ВидеокамериВидеокамерата е сложно оптико-механично и електронно устройство, което се
състои от три основни части:Оптична. С нейна помощ се улавят отразените светлинни лъчи от сниманите
обекти, проектират се върху специална повърхност, която ги превръща в
елекричеки сигнали и след това се подават на електронния блок за обработка.Електронен блок. В електронния блок има няколко модула. Някои от тях
управляват оптичната система, други обработват получените електрически
сигнали от оптиката в подходящ вид за предаване по кабел или за запис. Отделен
модул управлява записващото устройство на камерата.Визьор. Това е уред, който позволява на оператора да вижда къде е насочена и
какво снима камерата в момента и предоставя допълнителна информация за
записа, скорост, бленда, фокус, баланс на бялото, състоянието на акумулаторните
батерии, нивото на звука и т.н.
Записващо устройство. Често това е самостоетелен модул (дори при някои
типове камери липсва), с който видеосигнала се прехвърля на траен носител -
магнитна лента, цифрова памет от типа на картите, DVD диск или твърд диск.
Видеокамерите могат да се разделят според вида си на няколко типа. Според
това, дали могат да записват получения образ или не, те се делят на видео камери
и видео камкордери (комбинация между думите CAMERA+RECORDER).
Първият вид (камери без рекордер)
се срещат предимно в студиата, където се използва повече от една камера
едновременно и с помощта на специален смесителен пулт режисьорът на
продукцията превкючва гледните точки от различните камери, за да бъде “поживо” предаването. Понякога камерите за едно предаване може да са дори в
различни студиа. За запис на получената по този начин продукция се грижи
специален отделен видеомагнетофон. Поради това, не е задължително
собственикът на студиото да влага излишни средства във видеозаписващи
магнетофони (рекордери), монтирани на всяка камера, защото, така или иначе, на
практика те няма да се използват постоянно или дори никога. Камерите с
монтиран на самите тях записващ магнитофон (рекордер)
се използват навсякъде, където носенето на отделен видеомагнетофон е
нежелано, трудно или изобщо невъзможно. Този вид камери могат да се използват
и в студийна обстановка, след като се свържат по подходящ начин с пулта на
режисьора. Често в професионалните студиа може да видите едни и същи
видеокамери със и без записващо устройство, окомплектовани с различни визьори
или обективи. Това е така, защото устройствата за професионални цели се правят
на модулен принцип. Обективите, електронните блокове, визьорите и
записващите устройства са отделни блокове и модули и могат да се
окомплектоват според нуждите. Например, на една и съща видеокамера може да
се поставят различни видеорекордери за различен формат на записа. Могат и да се
поставят различни обективи според нуждите на оператора – широкоъгълни,
телеобективи или макрообективи.
При видеокамерите от по-ниския ценови клас всички модули са съчетани в
един корпус и не могат да се делят или подменят.
Изключение правят няколко модела видеокамкордери с възможност за смяна
само на обектива.
Според вида на записа (без значение от типа на носителя), видеокамерите се
делят на аналогови и цифрови.
Според вида на записа (без значение от типа на носителя), видеокамерите се
делят на аналогови и цифрови.
Според броя на светочувствителните матрици, камерите (без значение дали са
аналогови или цифрови) се делят на едночипови (по една матрица (чип) за всички
основни цветове от цветния модел RGB) и тричипови (за всеки цвят по една
отделна матрица). Тричиповите камери винаги са за предпочитане пред
едночиповите, поради несравнимо по-доброто качество на получените
изображения.
На практика няма цифрови камери с лъчева тръба, поради това, че лъчевите
тръби, като средство за преобразуване на светлината в електричество, отдавна са
отхвърлени, заради големите недостатъци при получаване на образа,
необходимостта от изключително ярко осветление, за да се получи качествен
образ и др. Няма да обясняваме устройството на видеокамерите с лъчеви тръби.
Ще кажем само, че принципът им на действие има изключително много общи
черти с получаването на образ с помощта на монитор (телевизор) с електроннолъчева тръба. На практика това е същия процес, само че наобратно. Лъчите от
електронната тръба не създават образ, а помагат за неговото получаване. Лъчите
обхождат равнина, покрита със специална фоточувствителна емулсия, на която с
помощта на обектив, вече е проектиран образа, който снимаме. В зависимост от
това дали електронните лъчи попадат върху по-светло или по-тъмно осветени
области, се променя силата на електронния поток. В последствие тази промяна се
обръща в подходящи за предаване или записване електрически сигнали. След
приемането им в телевизионния приемник се симулира обратния процес.
Видеокамерите, работещи с помощта на светочувствителна матрица, не се
различават особено от цифровите фотоапарати, освен по разделителната
способност на матрицата, нейния реален размер и по това, че камерите са
създадени да записват непрекъсната последователност от кадри. В зависимост от
видеостандарта, броят кадри варира от 24 до 30 кадъра в секунда.
Изходни устройстваИзходните устройства (Output device) са тези устройства, които преобразуват
вътрешното електронно представяне в една компютърна система във вид, който е
разбираем за човека. Самото представяне се нарича изход. До скоро компютърният
изход беше само визуален и двуизмерен, състоящ се от представяне върху
компютърния екран или отпечатване върху хартия от принтер.
Изходни устройства са: Монитор Плотер Принтер ТонколониМониторМониторът използва данните, които процесорът изпраща в дял от паметта, наречен
видео памет. Тези данни постоянно се актуализират и изпращат към дисплея в
съответния ред, така че екрана да показва изображения, които ние можем да четем или
разглеждаме.LCD дисплеитеТези дисплеи преди бяха преимущество само на лаптопите, а днес ги виждаме
навсякъде. Преди години първите лаптопи се нуждаеха от лек, тънък и електрически не
ангажиращ дисплей. Наистина първите имаха вградена електроннолъчева тръба и в
следствие на това не можеха да работят на батерия. След това се появиха първите
плазмени дисплеи, но и те не бяха решение - те са лакоми за енергия, а и при първите
картината никак не беше красива. И така се въведоха първите LCD-та, като решение на
този проблем - те бяха черно-бели, без подсветка и много напомняха на тези на първите
GSM-и. Нека разгледаме тук в хронологичен ред по-важните LCD технологии.
Съвременен LCD монитор
LCD технологии :
STN : Super-Twist Nematic - това са едни от най-ранните LCD-та. Те са черно-бели и
много напомнят тези на калкулаторите, но са различни от тях. При супер-туист
дисплеите се използва леко усукани молекули - при тях колкото по-голямо е
приложеното напрежение толкова повече прилягат и по-тъмен става участъка - така
тези дисплеи могат да образуват участъци с различни степени на сивото, а не просто
два цвята - фонов и черен. Тези дисплеи се прилагаха при първите лаптопи, чак до
началото на 90-те, когато се появиха цветните STN дисплеи.
CSTN : Същите, като STN, но при тях по закономерен начин се покриват групи от
пиксели (точки), с филтри, които превръщат постъпващата от подсветката светлина, в
така с някой от трите основни цвята - при различни яркости на пропусната светлина и
групиране с други пиксели се получават какви ли не цветове. За съжаление тези
дисплеи проявиха две качества на предшественика - мудността си и недобрият си
контраст.
TFT : Работят по същата технология, като горните, но всяка точка (пиксел) от тях се
поддържа и от група от транзистор и кондензатор - по този начин вместо да мигат
точките светят постоянно - по този начин се постига много по-ярка картина и по-висок
контраст. Поради това, че точките не се захранват постоянно, а се опреснява тяхното
състояние тези дисплеи имат и много по-бърза реакция.
Предимства и недостатъци на LCD :
LCD дисплеите имат следните предимства :
По-висока яркост и по-контрастен образ.
Ниска енергоконсумация
Не натоварване на очите
Малки размери и дебелина
LCD дисплеите имат следните недостатъци:
По-малко време на реакция, в сравнение с електроннолъчевата тръба - води до
замазване при видеото
Поради дефекти в производството могат да се появят т.н. мъртви пиксели по екрана -
появяват се цветни или черни точки в следствие от дефекти в субпикселите (една трета
от пикселите - точка отговаряща за един от основните три цвята)Дисплеи с електронно - лъчева тръбаИнтерактивността в компютърната графика изисква визуализация върху устройства,
образите върху които може да се променят бързо. Най-широко използувани за тази цел
са графичните дисплеи с електронно - лъчева тръба. Трябва да се отбележи, че
светлината, която се излъчва от луминофора затихва с течение на времето. Образът се
нуждае от непрекъснато прерисуване, което още се нарича регенерация. При честота на
прерисуване над 20Hz се създава илюзията за постоянно изображение. Опитът обаче
показва, че за да не се усеща трептене на изображението, честотата на кадровата
развивка трябва да е поне 75Hz.
В зависимост от начина, по който се формира изображението на екрана, дисплеите се
разделят на два вида - векторни и растерни.
1.Векторни дисплеи
Тези дисплеи са разработени през средата на 60 години и са били широко използувани
до масовото навлизане на персоналните
компютри. Прерисуването се извършва, като се изчертава поредица от вектори.
2.Растерни дисплеи
В началото на 70 години започва разработването на растерни дисплеи, основани на
принцип, близък до този на телевизионната развивка. Изображението се преобразува в
множество от точки, които се изобразяват последователно върху екрана на ЕЛТ
(електронно лъчева тръба).
Дисплеи със запомняща електронно-лъчева тръба
За да се реши проблемът с трептенето на образа на векторните дисплеи при голям брой
вектори, в края на 60 години се разработват дисплеи, при които луминофорът има
много дълго време на послесветене (повече от 1 час). При тези дисплеи практически
няма нужда от регенерация. Предимства - изключително високо качество на
изображението (липсва трептене) и сравнително ниска цена. Недостатъци - ограничени
интерактивни възможности (трудно се променя изображението).
Alienware Video Array: Две видеокарти (по – специални, не купени за 30 USD) и т.нар.
Video Merger Hub. Тази система поддържа до 4 видеокарти, но има специални
изисквания към охлаждане.Графична платка(видеокарта)
Видеокарти ATI Radeon
Графичната платка (известна също като графична карта, видеокарта,видеоадаптер) (англ. videocard) — устройство, преобразуващо изображението,
намиращо се в паметта на компютъра, във видеосигнал за монитора.
Обикновено видеокартата е разширителна платка и се поставя в специален слот (ISA,
VLB, PCI, AGP, PCI-Express) за видеокарти на дънната платка, но може да бъде и
вградена.
Съвременните видеокарти не се ограничават само с контрол на извежданото
изображение. Вграденият в тях микропроцесор има и допълнителни функции,
разтоварващи централния процесор на компютъра.Структура и действие на графичните платкиСъвременната графична платка се състои из следните части: графичен процесор (GPU) —извършва изчисления на извежданото
изображение, разтоварвайки централния процесор, обработва командите на
тримерната графика. Основен елемент, от който зависят бързодействието и
възможностите на цялото устройство. Съвременните графични процесори по
сложност малко отстъпват на централния процесор на компютъра, а често го
преввъзхождат по брой транзистори. Архитектурата на съвременен GPU
включва няколко блока за обработка на информацията: блок за обработка на 2D
графика, блок за обработки на 3D графика(геометрическое ядро и блок за
растеризация) и др. Видеоконтролер — отговаря за формиране на изображението във видеопаметта,
генерира команди RAMDAC за формиране на сигнали за развивка на монитора и
обработва заявки на централния процесор.Освен това, обикновено присътстват
контролер на външната шина данни (например PCI или AGP), контролер на
вътрешната шина данни и контролер на видеопаметта. Ширината на вътрешната
шина и шината на видеопаметта обикновено са пошироки от външната (64, 128
или 256 разряда срещу 16 или 32), в много видеоконтролери се вгражда още и
RAMDAC. Съвременните графични адаптери (ATI, nVidia) обикновено имат не
по-малко от два видеоконтролера, работещи независимо един от друг и
управляващи едновременно един или няколко дисплея всеки. Видеопамет — изпълнява роля на буфер на кадрите, в която се съхранява
цифрово копие на изображението, генерирано и постоянно изменяемо от
графичния процесор и извеждано на екрана на монитора (или на няколко
монитора). Във видеопаметта се съхраняват също междинни невидими на екрана
елементи наизображения и другие данние. Видеопаметта бива няколко типа,
различаващи се по скорост на достъпа и работна честота. Съвременните
видеокарти се комплектоват с памети тип DDR, DDR2 или GDDR3. Заедно с
видеопаметта, намираща се на видеокартата, графичните процесори използват в
своята работа и част от общата системна памет на компютъра, посредством пряк
достъп организиран от драйвер на видеоадаптера през шини AGP или PCIE. цифро-аналогов преобразовател ЦАП (RAMDAC) — служи за преобразуване
на изображението, формирано от видеоконтролера, в нива на интензивност на
цветовете на аналоговия монитор. Диапазона на цветност на изображението се
определя от параметрите на RAMDAC. Най-често RAMDAC има четири
основни блока — три цифроаналогови преобразователя, по един за всеки цветен
канал (червен, син, зелен, RGB), и SRAM за съхранение на данните за корекция
на гамата. Болшинството ЦАП имат разрядност 8 бит/канал — получава се по
256 нива на яркост за всеки основен цвят, еквивалентно на 16.7 млн. цветове
(чрез корекция на гамата изходните 16.7 млн. цвята обхващат по-голямо цветово
пространство). За поддръжка на втори монитор се използва втори ЦАП.
Монитори и видеопроектори включени към цифровия DVI изход на
видеокартата използват собствени ЦАП за преобразуване на потока цифрови
данни и не зависят от характеристиките на ЦАП във видеокартата. видео-ПЗУ (Video ROM) — постоянно запомнящо устройство, в което са
записани видео-BIOS, екранни шрифтове, служебни таблици и др. ПЗУ не
използва пряко видеоконтролера — към него се обръща само централния
процесор. Видео-BIOS осигурява инициализация и работа на видеокартата до
зареждане на основната операционна система, а също съдържа системни данни,
които могат да се четат и интерпретират с видеодрайвера в процеса на работа. В
съвременните видеокарти се използват електрически препрограмируеми ПЗУ
(EEРROM, Flash ROM), допускащие презапис на видео-BIOS от потребителя със
специална програма. система за охлаждане — управлява температурния режим на видеопроцесора и
видеопаметта в допустим диапазон стойности. Видеодрайвер —софтуер, доставян от производителя на видеочипа и зареждан
при стартиране на операционната система. Видеодрайверът изпълнява функции
на интерфейс между системата със стартираните в нея приложения и
видеоадаптера. Както и видео-BIOS, видеодрайверът организира и програмно
контролира работата на всички компоненти на видеоадаптера чрез специални
регистри за управление, достъпни през съответната шина.
Общата структурна схема е показана на фиг.19.
фиг.19.
Видео входове на монитора:VGA - Video Graphics Array - аналогов , морално остарял, почти излязъл от употребаDVI - Digital Visual Interface - цифров вход - има способност да предава висока разделителна
способност видео
HDMI - High-Definition Multimedia Interface - предава видео и аудио сигнали с висока
разделителна способност.
Принтери. Видове и характеристики.
Към периферията на компютра се отнясят всички външни устройства. Несъмнено
принтерът е най-широко разпространеното от външните периферни устройства, които
хората свързват към компютъра си.
Терминът принтер е вероятно едно от понятията с най-широко значение в областа на
обработката на информация, съчетавайки три толкова различни технологии като
ударната, струйната и оптичната. Те могат да бъдат разграничени по качество, скорост,
използвана технология, предназначение, цветност и по всеки един от многобройните
елементи на конструкцията им.
1. Свързване на принтера
Принтерите се свързват с компютъра чрез паралелния интерфейс, тъй като данните се
придвижват от компютъра към принтера по паралелни проводници, т.е. и осемте бита
пътуват едновременно. Предимството на паралелния интерфейс е, че при осем
проводника за едновременно пренасяне на данни информацията може да се предава от
компютъра към принтера по-бързо, отколкото при повечето серийни връзки. Въпреки
това паралелните връзки не се използват навсякъде, като една от главните причини за
това е ограничението за покриваното разстояние при паралелните линии. Тъй като
линиите за данни са паралелни, възможността за взаимни смущения между сигналите
при увеличаване на дължината на кабела е по-голяма, което води до възникване на
грешки в данните.
Някои от най-важните характеристики на принтерите са: разрядност, разделителна
способност, брой използвани шрифтове, скорост на печат, оцветяване.
Разрядността се определя от количеството символи отпечатани на един ред и също така
свързана с формата на листа за отпечатване. Принтерите използват формат А4 с 80
символа на ред. При компресиране на печата разрядността достига 132 символа.
Разделителната способност измерваме с количеството точки на инч. Тази
характеристика в голяма степен определя качеството на възпроизвеждане.
Скоростта се измерва в брой страници в минута или в количесво символи в секунда.
Повечето съвременни принтери позволяват използването на множество шрифтове.
Шрифтовете се различават по начина на записване на информацията за кодиране на
светли и тъмни полета. Обикновено те се записват като се използват една от следните
две технологии: bit-mapped и outline.
Bit-mapped шрифтовете кодират всеки символ като комбинация от точки, които
формират матрицата и записват информация за разположението и цвета на всяка
отделна точка. По-големите по размер символи се нуждаят от различни кодови
комбинации, тъй като се състоят от повече точки.
Outline шрифтовете кодират отделните символи като математическа функция, т.е.
линията, която трябва да се начертае, за да се изобрази символа. Тя определя контура
на символа, откъдето идва и името на технологията. При повечето шрифтове една
математическа функция отговаря на всички размери символи-всяка отделна линия на
символа просто се мащабира, за да се получи символа с необходимата големина. Затова
и outline шрифтовете често се наричат мащабируеми.
Основен фактор, който определя качеството на отпечатването е методът за формиране
на изображението. Принтерите с цялостно изобразяване на символите запомнят
механично формата на буквата, а принтерите с побитово изображение я съхраняват по
електронен път и формират всички символи в процеса на работа като използват
побитовата конфигурация на всеки отделен знак, съхранена в паметта.
Една съществена разлика между принтерните технологии се състои в това, дали се
прилага механичен удар върху хартия при печат. При ударните принтери върху листа
се нанасят редица удари. Неударните принтери поемат и притискат хартията механично
и въздействат по електронен път, но не прилагат силен удар. Технологиите използвани
при тях са различни – от лазерни лъчи и миниатюрни нагряващи елементи, чрез които
се стопява пигмент върху хартията до капки мастило, които се изхвърлят върху нея.
Единствената обща черта на всички неударни принтери е , че не нанасят удар върху
хартията в процеса на формиране на изображението.Ударните принтери произхождат
от типичната за офиса пишеща машина. Най-важната част са чукчетата, които удрят
мастилената лента, която от своя страна се притиска към листта хартия.
2. ПЕЧАТ
2.1. КОПИЕ НА ПРИНТЕР
За повтарящи се по-особени случаи може да се добави нов принтер в Settings,Printers.
Така може да избирате подходящо настроен драйвер в зависимост от конкретния
случай. Натиснете Start,Printers,Add Printer и добавете “новото” устойство. В списъка с
инсталирани принтери то ще се показва с името <модел на принтер. От контекстното
меню “properties” може да направите промените в настройките му. Така може да си
дефинирате икономичен режим на работа, режим за висококачествен печат и т.н..
Добра идея е също да се “инсталира” принтер за печат на компактдискове или на листта
по ширина. За да може да ги различавате лесно един от друг, преименувайте ги. За
целта кликнете върху тях в папката “printers” с десен бутон и от контекстното меню
изберете “rename”.
2.2.ОПЦИИ НА ДРАЙВЕРА НА ПРИНТЕРА
Много драйвери предлагат – в зависимост от конкретния модел на принтера – опции за
брой копия и мащабируемост в проценти. Постскрипт принтерите обикновено имат
опция за печат на няколко страници на един лист. Ако направите тези промени в
драйвера, а не от конкректно приложение, е възможно качеството на печат да се
повиши и/или да се ускори процесът на печат. Тук също може да се дефинират
различни принтери според задачите си.
2.3.ПАМЕТ НА ПРИНТЕРА
Ако при печат на големи, комплексни документи се появят грешки, първо проверете
дали на хард диска ви има достатъчно място. Windows не изпраща данните директно
към принтера, а първоначално ги записва временно в директория
\windows\spool\printers. Тази пътека е фиксирана и не може да бъде променяна.
Повечето приложения записват също временно данни в \windows\temp. Така че ако
свободното дисково пространство не е достатъчно, са възможни проблеми с
отпечатването. Windows не винаги дава съобщения за грешка в такъв случай.
Друг източник на проблеми би могъл да бъде форматът на данните, подавани към
порта. Информация за него може да намерите, когато кликнете върху shortcut-а на
принтера с десен бутон, изберете “properties,details” и кликнете върху езичето “spool
settings”. Настройката за формата по подразбиране е EMF(Enhanced Meta File). При
него данните се предават на порта в компресиран вид. Това изисква процесорна
мощност, но води до по-висок трансфер на данни. Ако поради някаква причина
ползвате не драйвера за вашия преинтер, а съвместим с него, е възможно при
декомпресирането да възникнат грешки. В такъв случай трябва да се лишите от
компресията и да смените формата на данните на RAW.
По-евтините принтери, предназначени за домашни потребители, имат в общия случай 1
MB памет и се претоварват от по-сложни заявки за печат. Единственото спасение е да
намалите разделителната способност или да вмъквате по-малко картинки на страница.
Някой драйвери дават възможност за промяна на големината на пращаните към
принтера пакети. Ако укажете стойността “conservative”, порциите са малко и рязко
намалява опасността да бъде надхвърлен капацитетът на принтерската памет. За сметка
на това печатате по-бавно. Ако стойността е “aggressive”, данните се прехвърлят на поголеми порции и скоростта е по-голяма, но за да не стават грешки, паметта на принтера
трябва да е поне 8 MB.
3. ВИДОВЕ ПРИНТЕРИ ПО ПРИНЦИП НА ДЕЙСТВИЕ
3.1.МАТРИЧНИ(УДАРНИ,ИГЛЕНИ) ПРИНТЕРИ
Най-популярните евтини принтери са ударните точково-матрични принтери, най-често
наричани просто матрични. Матричните принтери използват иглен печат с различен
набор игли в печатаща глава (9,24), поставени в специални държачи, които при работа я
насочват в правилната посока. Всеки един от символите се образува от няколко
последователно отпечатани вертикални колони, които изграждат иэображението като
матрица от точки. Решаващ фактор при определяне скоростта на принтера е времето
между два последователни удара на всяка игла. Съществуват два метода за задвижване
на иглата – традиционен и със запасна енергия. В първия случай тя се изстрелва от
електромагнит, който за целта променя поляризацията си с помощта на електрически
ток. След като захранването обърне посоката си, иглата се връща на мястото си. Във
втория случай пружината, задържаща иглата в нормално положение е леко напрегната,
така че при промяна на поляризацията тя се ускорява повече. Определящият фактор за
качеството е броя на иглите.
Основни предимства на този тип принтери са малките разходи за консумативи,
достатъчно висока скорост на печат, голяма надежност заради простата конструкция и
също така възможността за едновременно отпечатване на няколко копия.
Главен недостатък е високото равнище на шума, който вдигат. Основни характерестики
според, които избираме матричния принтер са:
брой игли (24 – иглените са с най-високо качество на печат);
начина на подаване на хартията (възможно е ръчно подаване лист по лист, автоматично
– от специален магазин и автоматично – на непрекъсната перфорирана в краищата
хартия);
скорост на отпечатване в чернови режим и в режим на качествен печат;
максимална ширина на хартията (обикновенно формат А4 и А3);
3.2.МАСТИЛЕНО-СТРУЙНИ ПРИНТЕРИ
При мастилено-струйните принтери в момента има две технологии за печат. Първата е
bubble jet. При нея миниатюрни резистори отделят голямо количество топлина, от
която мастилото започва да се изпарява и по този начин се създават балончета (bubble).
С нарастване на техния размер част от капките се изпръскват през отворите на главата
върху хартията. Когато балончето се пукне, възникват сили на привличане, които
придърпват още мастило от касетата към главата, която обикновено има около и над
600 отвора и всички те могат да работят едновременно. За втората технология в задния
край на резервоара при отворите се поставя пиезокристал, който при подаване на
електричен сигнал започва да вибрира. Когато се движи към отвора, той избутва капка
към хартията, а в обратна посока придърпва мастило към резервоара. И двете
технологии са достатъчно надеждни и не поставят ограничения пред увеличаването на
скоростта на печата и повишаването на резолюцията.
Напоследък особено се спекулира с алтернативата на марковите консумативи, която
предлагат различни фирми. Големите производители се противопоставят на замяната
на техни мастила с други и предупреждават, че от това не само пада качеството на
печата, но съществува опастност за самия принтер. Друг проблем е качеството на
хартията. Ако тя е с грапава повърхност светлината ще се отразява в различни посоки,
докато при гладката отражението е концетрирано. Неравната повърхност означава, че и
капките се отклоняват от сферичната си форма. Хартията не трябва да абсорбира
прекалено много от мастилото по нея, в противен случай изображението избледнява.
Това се забелязва по краищата на фигурите. Изходът е – ползването на гланцирана
хартия, която не попива повече от необходимото и недеформира капките. Така
резолюцията се удвоява.
Недостатък при мастилено-струйните принтери е, че те изискват периодична подръжка,
тъй като работят с течно мастило. Ако не се полагат необходимите грижи мастилото
може да засъхне по дюзите и да ги запуши. Усъвършенстваните модели имат вградени
програми за почистване, а при други дюзите се затварят сами, когато не се използват,
така че до мастилото да не достига въздух.
Предимствата при този тип принтери са:
постигане на максимално естествени и близки до оригинала печатни изображения,
безкомпромисна алтернатива на класическата цветна фотография; на практика
изключително скъпата и заемаща немалко място копирна фотографска техника се
замества от компактен принтер, който заема по-малко място на бюрото;
качествен печат, включително и върху обикновена канцеларска хартия;
бърз печат, като увеличаването на скоростта не е за сметка на понижаване на
качеството;
висока устойчивост срещу избледняване на отпечатъка под въздействие на слънчевата
светлина.
Най – важните качествени характиристики на тези принтери са:
разрешаваща способност – най-често срещаните стойности са 300/300 или 360/360
точки на инч, но някои висококачествени принтери осигуряват печат с разрешаваща
способност 600/600 или 720/720;
скорост на печат – достига до пет страници в минута и една страница в минута за
цветен печат;
размер на печатния лист – позволяват използването на формат А4 или А3 и рядко
ролкова хартия.
3.3.ТЕРМАЛНИ ПРИНТЕРИ
Съвременните термални принтери са най-лесно преносимите печатащи устройства. Те
използват терморезистори като нагряващи елементи, които се загряват от протичащия
през тях ток, а после изстиват бързо за части от секундата. Работят със специална
термочувствителна хартия, която при определена температура става от бяла почти
черна.
Тези устройства постигат възможно най-богатите, чисти, равномерни и наситени
цветове в сравнение с останалите техники за цветен печат. Те могат да бъдат с
минимални размери, тъй като термоелементите нямат подвижни части и постигат
висока разделителна способност. Най-добрите принтери достигат разделителна
способност от 300 точки на инч по хоризонтала и от 600 точки на инч по виртикала.
Основни предимства на термалните принтери са: лекота , ниско ниво на шума, висока
надеждност, позволяват работа и на батерии.
Като главен недостатък може да се отбележи скъпата термохартия, която може да се
обезцвети ако по невнимание бъде оставена при твърде висока температура.
3.4.ЛАЗЕРНИ ПРИНТЕРИ
Съвременните лазерни принтери са многозадачни – принтират, докато изпращат факс,
сканират и копират. Повечето от моделите се предлагат в комплект с програми за
управление, което допълнително улеснява интегрирането им в офиса. Можем да ги
групираме в три категории: ниският клас е предназначен за малък офис или бизнес.
Тези машини са изградени около факс и трябва да са свързани към компютър, за да
работят като скенер и принтер. Средния клас уреди са базирани на малък копир. Може
да преснемете книги, списания и други триизмерни обекти. Многофункционалните от
висок клас съчетават копира и принтера в един модул. Те работят изключително бързо
и обикновено имат сортиращи и завършващи опции.
Приемущества на лазерната технология са нейната простота и възможности за
развитие. Основният елемент на всеки принтер е барабанът, произведен от
фотопроводящ материал. Първоначално той се зарежда положително, а когато се
завърти, лазерен лъч обръща заряда на определени участъци. По този начин се изписват
текстът и се получава т.н. електростатично изображение. След това барабанът се
покрива с позитивно заредени частици тонер. Те естествено полепват само по местата,
маркирани от лазера. Много от корекциите на лазерната технология се правят имено в
този етап, защото колкото по-фин е тонерът, толкова по-високо е качеството на
отпечатъка. След като тонерът е покрил барабана, под него минава хартията, върху
която се отпечатва текстът. Скоростта на въртене на барабана определя бързината, с
която принтерът печата. За да се изобрази тонерът върху листа, по барабана се пуска
отрицателен заряд, по-силен от очертаното електростатично изображение, така че
хартията да привлече тонера. Накрая готовият лист минава през смесител, който се
състой от двойка нагрети до много висока температура ролки (затова и листовете
излизат топли). Целта е да се стопи тонерът и да попие върху хартията. Барабанът след
това се облъчва с фотони, за да се изтрие електростатичното изображение и отново се
зарежда положително, за следващата страница.
Днешните модели отпечатват копия с разделителна способност 1200 DPI, и то със
скорости, подходящи за големи работни групи и дори за цели отдели (от 6 до 12
страници в минута при цветен печат и 24 страници в минута при черно-бял). Намалени
са и разходите за отпечатване на страница.Устройства за извеждане на графична информация.
Плотери. Фотоплотер.Плотерът е изходно графично устройствпо за регистрация на инфинформация върху
носител. В качеството на носител може да се използва обикновена хартия, фотопласки
или пластмасови фолия.
Класификация:
а) според проложението биват: за изчертаване на документация; фотоплотери(създават
шаблони които директно се използват в технологичните процеси. Висока точност);
б)според принципа на изграждане на изобр: векторни; разстерно-сканиращи.Плотер SE284.SE284 е векторен, високо интелигентен плотер за висококачествени
многоцветни графични изображения във формат ISO A4 (210x297). Плотерът използва
писалки рапидографи от тип Rotring, Pentel и др. подобни. Писалките се задвижват от
постоянно токов мотор, а позицията им се определя чрез оптична система. Тази оптикомеханична система осигурява висока точност и висока разрешаваща способност при
позиционирането.Апаратно-програмната част на плотера е изградена на базата на
микропроцесора Z80. Това прави програмирането на плотера максимално леко. Той има
вградени:- високоскоростен векторен генератор;- генератор на окръжности;- генератор
на оси;- 6 шрифта от по 96 ASCII символа, които могат да се пишат във всички посоки.
Големината и отношението височина/ширина на тези символи са програмируеми;-
чертаене с непрекъсната или 5 вида прекъснати линии;- генератор на 5 вида маркери за
маркиране на точките.Управлението на плотера може да стане чрез три различни
интерфейса в зависимост от конкретната реализация - RS232C, IEEE488 или Centronics.Фотоплотери: представляват векторни плотери, използвани изключително за
изготвяне на технологични графични изображения с голяма точност. Техните работни
органи оптичните глави, имат сложна конструкция. Източникът на светлина се
фокусира с подходяща оптична система и преминава през затвор и сменяеми бленди.
Затворът, командван програмно, се отвара само в участъците, където ще се нанася
изображение. В някои конструкции вместо затвор се използва директно управление на
източника. Чрез смяна на бленди с различни диаметри и форма се изменят дебелината и
формата на изчертаваната линия или изображението в определена точка.
Според типа на струйната система: термоструйни и пиезоелектрически плотери.
Според физическия принцип на нанасяне на изображението. Те могат да се базират на
приципа на механично чертане с пишещ инстумент, който има най-различни
модификации (химикали, писци с туш, фулмастери и химикали със специална
конструкция и силно течлив химикал под налягане).
Според способите за регистрация. Използват се най-вече пишещия и струен метод отмеханичните и електромагнитните въздействия фотография и електрофотографияот немеханичните.
Според методите за формиране на контура на изображението: следящ или развиващплотери.Основни параметри на векторните плотери:Размер на работното поле - определя
категорията и цената на плотера, тъй като основен дял в стойността има механичната
конструкция на позициониращата система.Скорост на чертане - обикновено се
определя като ефективна скорост на работа на плотера, която в общия случай е пониска от максималната скорост на движение, реализирана от позициониращата му
система.Разрешаваща способност - дефинира се като най-малкото управляемо
движение (преместване), което може да извърши плотерът.Точност - определя
точността на възпроизвеждане на програмирания модел в реално изображение. Той е
мярка за качеството на механичната конструкция и системата за координатно
управление на плотера. Точността се дефинира като максимална стойност на
отклонението, с което се изчертава произволен вектор.Повторяемостта - отразява
качеството и надеждността на механичната конструкция на плотерите. По дефиниция
повторяемостта се измерва с точността, с която може да се изчертае някакъв графичен
примитив (точка, вектор или полигон), като се започва изчертаването му от различни
посоки и разстояния към него. Повторяемостта обикновено е по-малка от статичната
точност.Броя на писците, които могат да се използват. Въпреки че съществува
известна връзка между способностите за цветен печат и броя на писците, могат да се
направят многоцветни чертежи и с устройство с един писец. Повечето плотери
прекъсват работата си, когато трябва да им бъде сменен писеца, като по този начин
позволяват ръчно избиране на изходните нюанси. С други думи плотерът с четири
писеца може да печата в повече от четири цвята. Той може да оцвети чертежите в
толкова нюанси, колкото комбинации позволяват отделните цветове на писците. По-
големият брой писци е въпрос повече на удобство, отколкото на необходимост.
Плотерът може да бъде оставен да работи автоматично, ако има повече
писци.Протоколът за обмен - отразява степента на интелигентност на устройството в
системата за телеобработка.Геометрични интелигентни функции те обхващат: интерполативно управление за
изчертаване на криви от първа и втора степен; генериране на буквено-цифрови символи
по зададен техен код и начална координата; генериране на библиотечно фиксирани
графични структури от потребителя; извършване на координатни трансформации:
мащабиране, транслация, ротация и изрязване.Механични конструкции на векторните плотериВсеки векторен плотер се състои от
множество основни функционални възли. Някои от тях формират механичната
конструкция, а останалите управляващия блок. Механичната конструкция се състои от
статична носеща конструкция и механични изпълнителни звена. Механичните
изпълнителни звена, електрозадвижването и неговото управление образуватпозиционираща система. Тя получава задание от управляващия блок на плотера. Често
механичните изпълнителни звена се наричат позиционер. Към тях се отнася и
пишещият инструмент.В зависимост от типа на статичната носеща конструкция и
конструкцията на позиционера плотерите се разделят на няколко типа: равнинни,барабанни, рулонни и ролково-фрикционни.Режими на работа:1. Режим PLOT. Това е нормалният работен режим като графично HARDCOPY. Когато
плотера е в този режим получените данни се интерпретират като инструкции за
плотиране и ги преобразува в графични изображения (кръг, криви, оси, цвят и буквеноцифрова информация).
2. Режим PRINT. Този режим е добавен за максимална ценова ефективност, т.е. на
работни места, където извежданата информация е главно графична, но е необходимо да
се извежда и текстова информация. Плотера се използва като принтер с 80 знака на ред.
Извежда се само буквено-цифрова информация. Режим PRINT може да се използва и
като инструмент, т.е да се запишат всички кодове изпращани към плотера и по-късно
внимателно да се анализират.
3. Режим MONITOR. Служи като помощно средство за настройване на програмите към
плотера. Плотера действа като прозрачно средство, регистриращо предаваните по
интерфейса ASCII знаци в двете посоки, в последователността в която се предават.
Управляващите знаци се предхождат от например -край на текста- С(ЕТХ). За да се
различават получените и предадените от плотера данни, последните се подчертават. За
разлика от PRINT режима управляващите кодове също се изписват върху листа.80
знака се напечатват на един ред независимо, че съдържат CR или LF. Ако контролен
знак завършва ред, то се появява 81 знак за по-добро четене.)
Няма коментари:
Публикуване на коментар