Помощь студентам

Форма входа

Наша реклама

Помогите сайту просмотрите рекламу

Поиск

Календарь

Архив записей

Наш опрос

Друзья сайта

Статистика

Онлайн всего: 1

Гостей: 1

Пользователей: 0

	Четверг, 25.04.2024, 01:04
	Приветствую Вас Гость \| RSS
	Скорая помощь для студентов
	Главная \| Регистрация \| Вход

Лекция2_2

Накопители на жестких магнитных дисках
В качестве накопителей на жестких магнитных дисках (НЖМД) широкое распространение в ПК получили накопители типа "винчестер".
Термин винчестер возник из жаргонного названия первой модели жесткого диска емкостью 16 Кбайт (IBM, 1973 г.), имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что случайно совпало с калибром "30/30" известного охотничьего ружья "Винчестер".
В этих накопителях один или несколько жестких дисков, изготовленных из сплавов алюминия или из керамики и покрытых ферролаком, вместе с блоком магнитных головок считывания/записи помещены в герметически закрытый корпус. Емкость этих накопителей благодаря чрезвычайно плотной записи, получаемой в таких несъемных конструкциях, достигает нескольких тысяч мегабайт; быстродействие их также значительно более высокое, нежели у НГМД.
НЖМД весьма разнообразны. Диаметр дисков чаще всего 3,5" (89 мм), но есть и другие, в частности 5,25" (133 мм) и 1,8" (45 мм). Наиболее распространенная высота корпуса дисковода 25 мм у настольных ПК, 41 мм - у машин-серверов, 12 мм - у портативных ПК и др.
В современных винчестерах стал использоваться метод зонной записи. В этом случае все пространство диска делится на несколько зон, причем во внешних зонах секторов размещается больше данных, чем во внутренних. Это, в частности, позволило увеличить емкость жестких дисков примерно на 30%.
Для того чтобы получить на магнитном носителе структуру диска, включающую в себя дорожки и сектора, над ним должна быть выполнена процедура, называемая физическим, или низкоуровневым, форматированием (physical, или low-level formatting). В ходе выполнения этой процедуры контроллер записывает на носитель служебную информацию, которая определяет разметку цилиндров диска на сектора и нумерует их. Форматирование низкого уровня предусматривает и маркировку дефектных секторов для исключения обращения к ним в процессе эксплуатации диска.
Максимальная емкость и скорость передачи данных существенно зависят от интерфейса, используемого накопителем.
Распространенный сейчас интерфейс AT Attachment (ATA), широкоизвестный и под именем Integrated Device Electronics (IDE), предложенный в 1988 г. пользователям ПК IBM PC/AT, ограничивает емкость одного накопителя 504 Мбайтами (эта емкость ограничена адресным пространством традиционной адресации "головка - цилиндр - сектор": 16 головок * 1024 цилиндра * 63 сектора * 512 байт в секторе = 504 Кбайта = 528 482 304 байта) и обеспечивает скорость передачи данных 5-10 Мбайт/с.
Интерфейс Fast ATA-2 или Enhanced IDE (EIDE), использующий как традиционную (но расширенную) адресацию по номерам головки, цилиндра и сектора, так и адресацию логических блоков (Logic Block Address LBA), поддерживает емкость диска до 2500 Мбайт и скорость обмена до 16 Мбайт/с. С помощью EIDE к материнской плате может подключаться до четырех накопителей, в том числе и CD-ROM, и НКМЛ. Для старых версий BIOS для поддержки EIDE нужен специальный драйвер.
Наряду с ATA и ATA-2 широко используются и две версии более сложных дисковых интерфейсов Small Computer System Interface (интерфейс малых компьютерных систем): SCSI и SCSI-2. Их достоинства: высокая скорость передачи данных (интерфейс Fast Wide SCSI-2 и ожидаемый в ближайшее время интерфейс SCSI-3 поддерживают скорость до 40 Мбайт/с), большое количество (до 7 шт.) и максимальная емкость подключаемых накопителей. Их недостатки: высокая стоимость (примерно в 5 -10 раз дороже ATA), сложность установки и настройки. Интерфейсы SCSI-2 и SCSI-3 рассчитаны на использование в мощных машинах-серверах и рабочих станциях.
Для повышения скорости обмена данными процессора с дисками НЖМД следует кэшировать. КЭШ-память для дисков имеет то же функциональное назначение, что и КЭШ для основной памяти, т.е. служит быстродействующим буфером памяти для кратковременного хранения информации, считываемой или записываемой на диск. КЭШ-память может быть встроенной в дисковод, а может создаваться программным путем (например, драйвером Microsoft Smartdrive) в оперативной памяти. Скорость обмена данными процессора с КЭШ-памятью диска может достигать 100 Мбайт/с.
В ПК имеется обычно один, реже несколько накопителей на жестких магнитных дисках. Однако в MS DOS (MicroSoft Disk Operation System - дисковая операционная система фирмы Microsoft) программными средствами один физический диск может быть разделен на несколько "логических" дисков; тем самым имитируется несколько НМД на одном накопителе.
Дисковые массивы RAID
В машинах-серверах баз данных и в суперЭВМ часто применяются дисковые массивы RAID (Redundant Array of Independent Disks - матрица с резервируемыми независимыми дисками), в которых несколько накопителей на жестких дисках объединены в один большой логический диск, при этом используются основанные на введении информационной избыточности методы обеспечения достоверности информации, существенно повышающие надежность работы системы (при обнаружении искаженной информации она автоматически корректируется, а неисправный накопитель в режиме Plug and Play (вставляй и работай) замещается исправным).
Существует несколько уровней базовой компоновки массивов RAID:
1-й уровень включает два диска, второй из которых является точной копией первого;
2-й уровень использует несколько дисков специально для хранения контрольных сумм и обеспечивает самый сложный функционально и самый эффективный метод исправления ошибок;
3-й уровень включает четыре диска: три информационных, а четвертый хранит контрольные суммы, обеспечивающие исправление ошибок в первых трех;
4-й и 5-й уровни используют диски, на каждом из которых хранятся свои собственные контрольные суммы.
Дисковые массивы второго поколения - RAID6 и RAID7. Последние могут объединять до 48 физических дисков любой емкости, формирующих до 120 логических дисков; имеют внутреннюю КЭШ-память до 256 Мбайт и разъемы для подключения внешних интерфейсов типа SCSI. Внутренняя шина X-bus имеет пропускную способность 80 Мбайт/с (для сравнения: трансфер SCSI-3 до 40 Мбайт/с, а скорость считывания с физического диска до 5 Мбайт/с).
Среднее время наработки на отказ в дисковых массивах RAID - сотни тысяч часов, а при 2-м уровне компоновки - до миллиона часов. В обычных НМД эта величина не превышает тысячи часов. Информационная емкость дисковых массивов RAID - от 3 до 700 Гбайт (максимальная достигнутая в 1995 г. емкость дисковых накопителей 5,5 Тбайта=5500 Гбайт).
Применяются и НЖМД со сменными пакетам и дисков (накопители Бернулли), использующие пакеты из дисков диаметром 133 мм, они имеют емкость от 20 до 230 Мбайт и меньшее быстродействие, но более дорогие, чем винчестеры. Основное их достоинство: возможность накопления и хранения пакетов вне ПК.
Основные направления улучшения характеристик НМД:
• использование высокоэффективных дисковых интерфейсов (E1DE, SCSI);
• использование более совершенных магнитных головок, позволяющих увеличить плотность записи и, следовательно, емкость диска и трансфер (без увеличения скорости вращения диска);
• применение зонной записи, при которой на внешних дорожках диска размещается больше данных, нежели на внутренних;
• эффективное кэширование диска.
Накопители на оптических дисках
В последние годы все большее распространение получают накопители на оптических дисках (НОД). Благодаря маленьким размерам (используются компакт-диски диаметром 3,5" и 5,25"), большой емкости и надежности эти накопители становятся все более популярными.
Неперезаписываемые лазерно-оптические диски обычно называют компакт-дисками ПЗУ - Compact Disk CD-ROM. Эти диски поставляются фирмой-изготовителем с уже записанной на них информацией (в частности, с программным обеспечением). Запись информации на них возможна только вне ПК, в лабораторных условиях, лазерным лучом большой мощности, который оставляет на активном слое CD след - дорожку с микроскопическими впадинами. Таким образом создается первичный "мастер-диск". Процесс массового тиражирования CD-ROM по "мастер-диску" выполняется путем литья под давлением. В оптическом дисководе ПК эта дорожка читается лазерным лучом существенно меньшей мощности.
CD-ROM ввиду чрезвычайно плотной записи информации имеют емкость от 250 Мбайт до 1,5 Гбайта, время доступа в разных оптических дисках также колеблется от 30 до 300 мс, скорость считывания информации от 150 до 1500 Кбайт/с.
Перезаписываемые магнитооптические диски (СС-Е - Continuous Composite Erasable) используют лазерный луч для местного разогрева поверхности диска при записи информации магнитной головкой. Считывание информации выполняется лазерным лучом меньшей мощности.
Сущность процессов записи/считывания обусловлена следующим. Активный слой на поверхности магнитооптического диска может быть перемагничен магнитной головкой только при высокой температуре. Такая температура (сотни градусов) создается лазерным импульсом длительностью порядка 0,1 мкс. При считывании информации вектор поляризации отраженного от поверхности диска лазерного луча на несколько градусов изменяет свое направление в зависимости от направления намагниченного участка активного слоя. Изменение направления поляризации и воспринимается соответствующим датчиком,
Магнитооптические диски с однократной записью (СС WORM - Continuous Composite Write Once Read Many) аналогичны обычным магнитооптическим накопителям с той разницей, что в них на контрольные дорожки дисков наносятся специальные метки, предотвращающие стирание и повторную запись на диск.
В магнитооптических накопителях запись информации обычно осуществляется за два прохода, поэтому скорость записи значительно меньше скорости считывания.
Емкость современных магнитооптических дисков доходит до 2,6 Гбайта (ожидаются в ближайшее время СС-Е емкостью 5,2 Гбайта), время доступа от 15 до 150 мс, скорость считывания до 2000 Кбайт/с. Но перезаписывающие дисководы очень дороги (около тысячи долларов).
Основными достоинствами НОД являются:
• сменяемость и компактность носителей;
• большая информационная емкость;
• высокая надежность и долговечность CD и головок считывания/записи (до 50 лет);
• меньшая (по сравнению с НМД) чувствительность к загрязнениям и вибрациям;
• нечувствительность к электромагнитным полям.
Основными локальными интерфейсами для НОД являются интерфейсы EIDE и SCSI. В ПК используются также диски с высокой плотностью записи, на поверхности которых для более точного позиционирования магнитной головки используется лазерный луч. По внешнему виду эти диски напоминают 3,5-дюймовые (реже 5,25") дискеты, но имеют более жесткую конструкцию.
Среди накопителей, использующих такие диски, следует назвать:
• накопители на флоптических дисках - выполняют обычную магнитную запись информации, но со значительно большей плотностью размещения дорожек на поверхности диска. Такая плотность достигается ввиду наличия на дисках специальных нанесенных лазерным лучом серводорожек, служащих при считывании/записи базой для позиционирования лазерного луча, и соответственно магнитной головки, жестко связанной с лазером. Стандартная емкость флоптического диска 20,8 Мбайта;
• накопители сверхвысокой плотности записи (VHD - Very High Density) - используют кроме лазерного позиционирования еще и специальные дисководы, обеспечивающие иную технологию записи/считывания: "перпендикулярного" способа записи вместо обычного "продольного". Сейчас выпускаются VHD-диски емкостью 120-240 Мбайт; фирма Hewlett Packard объявила о создании диска емкостью 1000 Мбайт, а фирма IBM - дисков емкостью 8700 и 10800 Мбайт.
Накопители на магнитной ленте
Накопители на магнитной ленте были первыми ВЗУ вычислительных машин- В универсальных ЭВМ широко использовались и используются накопители на бобинной магнитной ленте, а в персональных ЭВМ - накопители на кассетной магнитной ленте.
Кассеты с магнитной лентой (картриджи) весьма разнообразны: они отличаются как шириной применяемой магнитной ленты, так и конструкцией. Объемы хранимой на одной кассете информации постоянно растут. Так, емкость картриджей первого поколения, содержащих магнитную ленту длиной 120 м, шириной 3,81 мм с 2 - 4 дорожками, не превышала 25 Мбайт; в конце 80-х гг. появились картриджи с большей плотностью записи на ленте шириной четверть дюйма (Quarter Inch Cartridge) (стандарты QIC - 40/80); первые такие картриджи были выпущены фирмой ЗМ - кассеты DC300 емкостью 60 - 250 Мбайт (поэтому этот стандарт часто называют стандарт ЗМ); последние модели картриджей (стандарт QIC 3010-3020) имеют емкость 340, 680 и даже 840-1700 Мбайт и более (стандарт QIC ЗОЮ - 3020 Wide, увеличивший ширину магнитной ленты до 0,315 дюйма). При сжатии данных может быть достигнута еще большая емкость, например, НКМЛ Conner CTD 8000 имеет емкость 8 Гбайт, Sony DDS-2 -16 Гбайт при трансфере 250 Кбайт/с.
Лентопротяжные механизмы для картриджей носят название стриммеров - это инерционные механизмы, требующие после каждой остановки ленты ее небольшой перемотки назад (перепозиционирования). Это перепозиционирование увеличивает и без того большое время доступа к информации на ленте (десятки секунд), поэтому стриммеры нашли применение в персональных компьютерах лишь для резервного копирования и архивирования информации с жестких дисков и в бытовых компьютерах для хранения пакетов игровых программ.
Скорость считывания информации с магнитной ленты в стриммерах также невысока и обычно составляет около 100 Кбайт/с. НКМЛ могут использовать локальные интерфейсы SCSI.
СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАПОМИНАЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Итак, персональные ЭВМ имеют четыре иерархических уровня памяти: микропроцессорную память, регистровую КЭШ-память, основную память, внешнюю память. Две важнейшие характеристики (емкость памяти и ее быстродействие) указанных типов памяти приведены в табл. 2.5.
Примечание. Быстродействие МПП, КЭШ-памяти и ОП измеряется временем обращения tобр к ним (сумма времени поиска, считывания и записи информации). а быстродействие ВЗУ - двумя параметрами: временем доступа tд (время поиска информации на носителе) и скоростью считывания Vсч (скорость считывания смежных байтов информации подряд - трансфер).

Таблица 2.5. Сравнительные характеристики запоминающих устройств.
Тип памяти Емкость Быстродействие
МПП Десятки байт tобр=0,001 - 0,004 мкс
КЭШ-память Сотни килобайт tобр=0,002 - 0,005 мкс
ОП
ОЗУ
ПЗУ Единицы- десятки мегабайт
Сотни килобайт tобр=0,07 - 0,1 мкс
tобр=0,07 - 0,2 мкс
ВЗУ
НЖМД
НГМД
CD-ROM Сотни мегабайт - единицы гигабайт
Единицы мегабайт
Сотни мегабайт - единицы гигабайт tд=7-30 мс
Vсч=500-3000 Кбайт/с
tд=50-100 мс
Vсч=40-100 Кбайт/с
tд=15-300 мс
Vсч=150-1500 Кбайт/с
Примечание. Общепринятые сокращения: с - секунда, мс - миллисекунда, мкс - микросекунда, нс - наносекунда;
1с = 103 =106 мкс=109-нс.
КЛАВИАТУРА
Клавиатура - важнейшее для пользователя устройство, с помощью которого осуществляется ввод данных, команд и управляющих воздействий в ПК. На клавишах нанесены буквы латинского и русского алфавитов, десятичные цифры, математические, графические и специальные служебные знаки, знаки препинания, наименования некоторых команд, функций и др. В зависимости от типа ПК назначение клавиш, их обозначение и размещение могут варьироваться.
Чаще всего клавиатура содержит 101 клавишу, но встречаются еще и старые клавиатуры с 84 клавишами и новые, удобные для использования в системе Windows клавиатуры со 104 клавишами. Имеются клавиатуры со встроенными манипуляторами типа "трекбол" (Track Ball) и др.; появилось сообщение фирмы Data Hand System о разработке экономичной, сокращающей движения руки 5-клавишной клавиатуры: четыре клавиши для ввода букв и цифр и одна клавиша манипулятора. Каждая клавиша имеет пять направлений движения: влево, вправо, вперед, назад и вниз. При работе кисть руки удобно лежит в специальном углублении, а клавишами управляют лишь кончики пальцев.
Все клавиши можно разбить на следующие группы:
• буквенно-цифровые клавиши, предназначенные для ввода текстов и чисел;
• клавиши управления курсором; эта группа клавиш может быть использована также для ввода числовых данных, просмотра и редактирования текста на экране;
• специальные управляющие клавиши: переключение регистров, прерывание работы программы, вывод содержимого экрана на печать, перезагрузка ОС ПК и др.;
• функциональные клавиши, широко используемые в сервисных программах в качестве управляющих клавиш.
Буквенно-цифровые клавиши занимают центральную часть клавиатуры.
Расположение букв и цифр на клавишах соответствует расположению их на клавиатуре пишущей машинки. Латинские буквы на клавиатуре расположены по стандарту QWERTY, названному так по последовательности первых шести букв в верхнем ряду буквенной клавиатуры.
Для русского алфавита размещение буквенно-цифровых клавиш соответствует расположению клавиш на пишущих машинках с русским шрифтом - стандарт ЙЦУКЕН (первые шесть букв в верхнем ряду буквенной клавиатуры).
Для обеспечения ввода с клавиатуры русских букв необходим соответствующий драйвер, который должен быть предварительно загружен в оперативную память и оставаться в ней резидентно.
Переключение клавиатуры в режим ввода русских букв (символов кириллицы) и обратный переход на ввод латинских букв осуществляются нажатием одной или двух специальных клавиш: для разных драйверов по-разному, но чаще всего <Ctrl> или <Shift>.
Для буквенно-цифровых клавиш существует понятие регистра, т.е. режима их использования.
Имеются две пары регистров: верхний/нижний и латинский/русский.
• На верхнем регистре вводятся прописные (заглавные) буквы, а на нижнем - строчные (маленькие), а также специальные символы и цифры, помещенные соответственно на верхней и нижней части клавиши.
• На русском регистре вводятся символы кириллицы, а на латинском - латиницы. Регистры могут использоваться в различных сочетаниях, например верхний латинский, нижний русский и т.п.
Выбор режима нижний/верхний производится при помощи клавиши <Caps Lock> (Capitals Lock - фиксация прописных букв) и <Shift> (Shift - сдвиг, замена). Клавиша <Caps Lock> закрепляет режим ввода прописных или строчных букв. В режиме прописных букв светится индикатор Caps Lock в верхней правой части клавишной панели. Клавиша <Shift> изменяет режим клавиатуры на противоположный, пока она нажата. Клавиша <Space> вводит пробел в строку символов.
Клавиши управления курсором расположены в правой части панели клавиатуры. Для удобства работы они продублированы и состоят из трех групп:
• малая цифровая клавиатура;
• клавиши просмотра текста на экране и его редактирования;
• клавиши управления курсором.
Клавиши малой цифровой клавиатуры могут быть использованы в двух режимах:
• в режиме управления курсором;
• в режиме ввода цифр, знаков математических операций и точки.
Выбор режима производится при помощи клавиш <Num Lock> (Number Lock - фиксация цифр) и <Shift>, Клавиша <Num Lock> закрепляет режим ввода цифр, a <Shift> изменяет режим клавиатуры на противоположный, пока она нажата.
В режиме ввода цифр, математических знаков и точки светится индикатор Num Lock в верхней правой части клавишной панели, клавиши имеют следующее назначение:
Клавиша Назначение Клавиша Назначение
+ Сложение / Деление
- Вычитание . Ввод точки
* Умножение 0-9 Ввод соответствующих цифр
Курсором называется символ (обычно это узкий мерцающий прямоугольник или жирная черта), указывающий позицию на экране дисплея, в которой будет отображаться очередной выведенный на экран символ.
Назначение клавиш в режиме управления курсором:
Клавиша Назначение
‹— Перемещение курсора влево на одну позицию при кратковременном нажатии; при длительном нажатии курсора перемещается влево непрерывно
^
| Перемещение курсора вверх на одну позицию при кратковременном нажатии; при длительном нажатии курсор перемещается вверх непрерывно
—› Перемещение курсора вправо на одну позицию при кратковременном нажатии; при длительном нажатии курсор перемещается вправо непрерывно
Перемещение курсора вниз на одну позицию при кратковременном нажатии; при длительном нажатии курсор перемещается вниз непрерывно
Home Перемещение курсора в первую позицию строки (Home- домой)
End Перемещение курсора в последнюю позицию строки (End- конец)
PgUp Перемещение по тексту в направлении его начала на одну страницу (обычно на 25 строк), т.е. возврат на одну страницу (Page Up- страница вверх)
PgDn Перемещение по тексту в направлении его конца на одну страницу, т.е. продвижение вперед на одну страницу (Page Down -страница вниз)
Ins Переключение клавиатуры из режима замены в режим вставки и обратно; в режиме вставки каждый вновь введенный символ помещается перед символом, на который указывает курсор; часть же строки, расположенная правее курсора, сдвигается на одну позицию вправо (Insert √ вставить)
Del Удаление на экране указанного символа; при этом часть строки, расположенная правее курсора, сдвигается на одну позицию влево, исключая разрыв строки (Delete - удалить)
Специальные управляющие клавиши (их называют также служебными), расположенные вокруг группы алфавитно-цифровых клавиш:
Клавиша Назначение
Esc Отмена каких- либо действий и/или выхода из программы, подменю и т.п. ( Escape - выход, переход)
Ctrl Клавиша используется совместно с другими клавишами, изменяя их действия ( Control - управление)
Alt Клавиша используется совместно с другими клавишами, изменяя их действия ( Alter -изменять)
Enter Клавиша ввода информации и возврата каретки, служит для завершения ввода очередной строки информации ( Enter - ввода)
Backspace Возврат на одну позицию по экрану влево с удалением предыдущего символа ( Backspace - пробел назад)
Tab Перемещение курсора вправо на задаваемое по запросу количество позиций или перемещение, заранее предопределенное выполняемой программой ( Tabulation - табуляция)
Shift Клавиша смены регистра ( Shift - сдвиг)
Print Scrn Распечатка на принтере информации, выведенной на экран ( Print Screen - печать экрана)
Caps Lock Фиксация прописных/ строчных букв ( Caps Lock - фиксация прописных букв)
Num Lock Фиксация режимов работы малой цифровой клавиатуры ( Number Lock - фиксация цифр)
Scroll Lock Переключение режима вывода на экран дисплея; при включении прокрутки светится соответствующий индикатор в верхней правой части панели ( Scroll Lock - фиксация прокрутки)
Pause/ Break Прерывание ( приостановка) выполнения программ и процедур, например вывода информации на экран; для продолжения выполнения приостановленной программы нужно нажать любую клавишу (Pause/ Break - пауза/прерывание)
Функциональные клавиши <F1>-<F12> размещены в верхней части клавиатуры, Эти клавиши предназначены для различных специальных действий; они программируются и для каждого программного продукта имеют свое назначение (в принципе программироваться могут и некоторые специальные клавиши).
В большинстве программ принято, что клавиша <F1> связана с вызовом подсказки. При входе в программу по <F1> выдается общая подсказка с кратким описанием вариантов функционирования программы и назначением функциональных клавиш в ней. При работе с программой по <F1> выдается контекстно-зависимая подсказка, т.е. подсказка по тому режиму, по той функции, которая программой реализуется в данный момент.
Блок клавиатуры в профессиональных ПК конструктивно выполнен автономно от основной платы компьютера и кроме клавиатуры содержит контроллер клавиатуры, состоящий из буферной памяти и схемы управления. Он подключается к основной плате с помощью 4-проводного интерфейса (линии интерфейса используются для передачи соответственно тактовых импульсов, данных, напряжения питания +5 вольт и нуля).
Контроллер клавиатуры осуществляет:
• сканирование (опрос) состояния клавиш;
• буферизацию (временное запоминание) до 20 отдельных кодов клавиш на время между двумя соседними опросами клавиатуры со стороны МП;
• преобразование кодов нажатия клавиш (scan-кодов) в коды ASCII с помощью хранящихся в ПЗУ программируемых системных таблиц драйвера клавиатуры;
• тестирование (проверку работоспособности) клавиатуры при включении ПК.
При нажатии и отпускании клавиши в буферную память контроллера клавиатуры поступает код нажатия или отпускания (соответственно 0 или 1) в седьмой бит байта и номер клавиши или ее scan-код в остальные 7 бит байта. При поступлении любой информации в буферную память посылается запрос на аппаратное прерывание, инициируемое клавиатурой. При выполнении прерывания scan-код преобразуется в код ASCII, и оба кода (scan-код и ASCII-код) пересылаются в соответствующее поле ОЗУ машины. При этом по наличию кода отпускания проверяется, все ли клавиши отпущены в момент нажатия следующей клавиши (это необходимо для организации совместной работы с клавишами <Shift>, <Ctrl> и <Alt>).
Контроллер клавиатуры организует и автоматическое повторение клавишной операции: если клавиша нажата более 0,5 с, то генерируются повторные коды нажатия клавиши через регулярные интервалы так, как если бы вы клавишу нажимали повторно.
Примечание. Любой ASCII-код может быть введен с клавиатуры путем набора на малой цифровой клавиатуре десятичного кода, равного 16-ричному ASCII-коду, с одновременным нажатием (и удержанием на время набора) клавиши <Alt>, Таким образом можно ввести любой управляющий символ и символ псевдографики, показанный в таблице ASCII-кодов (см табл. 1.3). как на экран дисплея, так и в ПК. Например, для ввода символа ¯ следует держать нажатой клавишу <А1t> и набрать число 25. после отпускания клавиш на экран выведется символ .
ВИДЕОТЕРМИНАЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
Видеотерминал состоит из видеомонитора (дисплея) и видеоконтроллера (адаптера). Видеоконтроллеры входят в состав системного блока ПК (находятся на видеокарте, устанавливаемой в разъем материнской платы), а видеомониторы - это внешние устройства ПК.
Видеомониторы
Видеомонитор, дисплей или просто монитор - устройство отображения текстовой и графической информации на экране (в стационарных ПК -на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), в портативных ПК - на жидкокристаллическом плоском экране).
Рассмотрим дисплей на базе ЭЛТ.
В состав монитора входят: панель ЭЛТ, блок разверток, видеоусилитель, блок питания и др. В зависимости от вида управляющего лучом сигнала мониторы бывают аналоговые и цифровые.
Аналоговые мониторы позволяют более качественно, с большим количеством полутонов и цветовых оттенков формировать изображение на экране.
Размер экрана монитора задается обычно величиной его диагонали в дюймах: от 10 до 21 дюйма (наиболее типичное значение - 14 дюймов).
Важной характеристикой монитора является частота его кадровой развертки. Смена изображений (кадров) на экране с частотой 25 Гц воспринимается глазом как непрерывное движение, но глаз при этом из-за мерцания экрана быстро устает. Для большей устойчивости изображения и снижения усталости глаз у современных качественных мониторов поддерживается частота смены кадров на уровне 70 - 80 Гц; при этом частота строчной развертки достигает 40-50 кГц и возрастает полоса частот видеосигнала.
Поскольку частота разверток в мониторе должна быть согласована с частотными характеристиками видеоадаптера, более удобны мультичастотные мониторы, автоматически подстраивающиеся под адаптер (например, мультичастотные мониторы с частотами кадровой и строчной разверток соответственно 50 - 120 Гц и 30 - 60 кГц).
Строчная развертка может быть построчной и чересстрочной, последняя позволяет получить большую разрешающую способность, но снижает вдвое фактическую кадровую частоту, т.е. - увеличивает мерцание экрана. Поэтому предпочтительнее построчная развертка (есть мониторы, работающие и в том, и в другом режиме - sпри необходимости получения большего разрешения включается чересстрочная развертка).
Разрешающая способность мониторов. Видеомониторы обычно могут работать в двух режимах: текстовом и графическом.
В текстовом режиме изображение на экране монитора состоит из символов расширенного набора ASCII, формируемых знакогенератором (возможны примитивные рисунки, гистограммы, рамки, составленные с использованием символов псевдографики).
В графическом режиме на экран выводятся более сложные изображения и надписи с различными шрифтами и размерами букв, формируемых из отдельных мозаичных элементов - пикселей (pixel - picture element).
Разрешающая способность мониторов нужна прежде всего в графическом режиме и связана с размером пикселя.
Измеряется разрешающая способность максимальным количеством пикселей, размещающихся по горизонтали и по вертикали на экране монитора. Зависит разрешающая способность как от характеристик монитора, так, даже в большей степени, и от характеристик видеоадаптера.
Стандартные значения разрешающей способности современных мониторов; 640х480, 800х600,1024х768, 1600х1200, но реально могут быть и иные значения.
Важной характеристикой монитора, определяющей четкость изображения на экране, является размер зерна (точки, dot pitch) люминофора экрана монитора. Чем меньше зерно, тем, естественно, выше четкость и тем меньше устает глаз. Величина зерна мониторов имеет значения от 0,41 до 0,18 мм.
Следует иметь в виду, что у мониторов с большим зерном не может быть достигнута высокая разрешающая способность (например, экран с диагональю 14 дюймов имеет ширину 265 мм, для получения разрешающей способности 1024 точки по горизонтали размер зерна не должен превышать 265/1024 = 0,22 мм, в противном случае пиксели сливаются и изображение не будет четким).
Совместно с компьютерами IBM PC могут использоваться различные типы мониторов, как монохромные, так и цветные.
Монохромные мониторы. Они значительно дешевле цветных, но имеют большую разрешающую способность.
Среди монохромных чаще других используются:
• монохромные мониторы прямого управления - обеспечивают высокую разрешаюшую способность при отображении текстовых и псевдографических символов, но не предназначены для формирования графических изображений, построенных из отдельных пикселей; работают совместно только с монохромными видеоконтролерами;
• композитные монохромные мониторы - обеспечивают качественное отображение и символьной, и графической информации при совместной работе с цветным графическим адаптером (но выдают, естественно, монохромное: зеленое или чаще всего янтарное изображение).
Цветные мониторы. В качестве цветных мониторов используются:
• композитные цветные мониторы и телевизоры - обеспечивают и цвет, и графику, но имеют довольно низкую разрешающую способность;
• цветные RGB-мониторы - являются, пожалуй, самыми качественными, обладающими высокой разрешающей способностью и графики, и цвета (RGB - Red-Green-Blue - красный - зеленый - синий, используют для каждого из этих цветовых сигналов свой провод, а в композитных - все три цветовых сигнала идут по одному проводу), RGB-мониторы работают совместно с цветным графическим контроллером. В портативных ПК часто используются видеопанели различного типа, например электролюминесцентные, жидкокристаллические и др.
Для настольных компьютеров используются различные типы. видеомониторов: CD (Color Display - цветной дисплей), ECD (Enhanced CD - улучшенный цветной дисплей) и PGS (Professional Grafics System - профессиональная графическая система) и др. (табл. 2.6).
Наибольшую разрешающую способность с хорошей передачей полутонов из применяемых в настоящее время мониторов имеют монохромные композитные мониторы с черно-белым изображением типа "paper white" (используемые часто в настольных издательских системах); их разрешающая способность при совместной работе с видеоконтроллером типа SVGA: 1280х1024 пикселей.
Среди прочих характеристик мониторов следует отметить: наличие плоского или выпуклого экрана (первый вариант предпочтительнее: большая прямоугольность изображения, меньшие блики); уровень высокочастотного радиоизлучения (увеличивается с увеличением полосы частот видеосигнала, но значительно уменьшается при хорошем экранировании - мониторы с низким уровнем излучения типа LR (Low Radiation); наличие защиты экрана от электростатических полей - мониторы типа AS (Anti Static); наличие системы энергосбережения - мониторы типа G (Green) и др.

Таблица 2.6. Видеомониторы для IBM PC
Параметр CD ECD PGS
Разрешающая способность, пикселей, по горизонтали х по вертикали 640х200 800х600 1024х768
Число цветов 16 64 256
Частота кадров, Гц, не менее 60 60 60
Полоса видеоусилителя, МГц 15 16 30
Видеоконтроллер* CGA EGP VGA
Примечание. * Указанные в таблице характеристики мониторов обеспечиваются только при их работе с конкретными видеоконтроллерами.
Видеоконтроллеры
Видеоконтроллеры (видеоадаптеры) являются внутрисистемными устройствами, непосредственно управляющими мониторами и выводом информации на их экран. Видеоконтроллер содержит: схему управления ЭЛТ, растровую память (видеопамять, хранящую воспроизводимую на экране информацию и использующую поле видеобуфера в ОП), сменные микросхемы ПЗУ (матрицы знаков), порты ввода-вывода.
Основные характеристики видеоконтроллера; режимы работы (текстовый и графический), воспроизведение цветов (монохромный и цветной), число цветов или число полутонов (в монохромном), разрешающая способность (число адресуемых на экране монитора пикселей по горизонтали и вертикали), емкость и число страниц в буферной памяти (число страниц - это число запоминаемых текстовых экранов, любой из которых путем прямой адресации может быть выведен на отображение в мониторе), размер матрицы символа (количество пикселей в строке и столбце матрицы, формирующей символ на экране монитора), разрядность шины данных, определяющая скорость обмена данными с системной шиной, и др.
Важная характеристика - емкость видеопамяти, она определяет количество хранимых в памяти пикселей и их атрибутов. Разрядность атрибута пикселя определяет, в частности, максимально возможное число полутонов или цветовых оттенков, учитываемых при отображении пикселя (например, для отображения 65 тыс. цветовых оттенков, стандарт High Color, каждый пиксель должен иметь 2-байтовый атрибут, а для отображения 16,7 млн. цветовых оттенков, стандарт True Color, - 3-байтовый атрибут). Необходимую емкость видеопамяти можно приблизительно сосчитать, умножив количество байтов атрибута на количество пикселей экрана.
Пример 2.6. При разрешающей способности монитора 800х600 пикселей и стандарте True Color емкость видеопамяти должна быть не менее 1440000 байт.
Общепринятый стандарт формируют следующие видеоконтроллеры:
• Hercules - монохромный графический адаптер;
• MDA (Monochrome Display Adapter) - монохромный дисплейный адаптер;
• MGA (Monochrome Graphics Adapter) - монохромный графический адаптер;
• CGA (Color Graphics Adapter) - цветной графический адаптер;
• EGA (Enhanced Graphics Adapter) - улучшенный графический адаптер;
• VGA (Video Graphics Adapter) - видеографический адаптер, иногда его называют видеографической матрицей (Video Graphics Array);
• SVGA (Super VGA) - улучшенный видеографический адаптер;
• PGA (Professional GA) - профессиональный графический адаптер.
Основные характеристики некоторых видеоконтроллеров приведены в таблице 2.7.

Таблица 2.7. Видеоконтроллеры для IBM PC
Параметр MGA CGA EGA VGA SVGA
Разрешающая способность, пикселей, по горизонтали Х по вертикали 720х350 640х200
320х200 640х350
720х350 720х350
640х480 800х600
1024х768
Число цветов 2
16 16 16
256 16
256
Число строк х столбцов (в текстовом режиме ) 80х25 80х25 80х25 80х25
( 80х50) 80х25
(80х50)
Емкость видеобуфера, Кбайт 64 128 128/512 256/512 512/1024
Число страниц в буфере ( в текстовом режиме) 1 4 4-8 8 8
Размер матрицы символа, пикселей, по горизонтали х по вертикали 14х9 8х8 8х8
14х8 8х8
14х8 8х8
14х8
Частота кадров, Гц 50 60 60 60 60
Видеоконтроллеры SVGA типа VESA (видеокарты VESA) с объемом видеопамяти 1 - 2 Мбайта обеспечивают наибольшую разрешающую способность 1280х 1024 при отличной передаче полутонов и цветовых оттенков; видеокарта Twin Turbo-128M2 имеет видеопамять емкостью 2 Мбайта (с возможностью наращивания до 4 Мбайт), две 64-разрядные шины данных (что совместно с локальной шиной PCI позволяет организовать 128-разрядную передачу данных со скоростью, не снижающейся при изменении режима цветности с 256 до 65000 цветовых оттенков), функцию мгновенного линейного масштабирования изображения на экране в любой прикладной программе.
ПРИНТЕРЫ
Принтеры (печатающие устройства) - это устройства вывода данных из ЭВМ, преобразующие информационные ASCII-коды в соответствующие им графические символы (буквы, цифры, знаки и т.п.) и фиксирующие эти символы на бумаге.
Принтеры являются наиболее развитой группой ВУ ПК, насчитывающей до 1000 различных модификаций. Принтеры разнятся между собой по различным признакам:
• цветность (черно-белые и цветные);
• способ формирования символов (знакопечатающие и знакосинтезируюшие);
• принцип действия (матричные, термические, струйные, лазерные);
• способы печати (ударные, безударные) и формирования строк (последовательные, параллельные);

Конструктор сайтов - uCoz