Файл: Состав и свойства вычислительных систем. Информационное и математическое обеспечение вычислительных систем (Вычислительная система).pdf

.Динамическая память - Dynamic Random Access Memory (DRAM, динамическая память с произвольной выборкой. Ячейки динамической памяти можно представить в виде микроконденсаторов, способных накапливать заряд на своих обкладках. Это наиболее распространенный и экономически доступный тип памяти. Недостатки этого типа связаны, во-первых, с тем, что как при заряде, так и при разряде конденсатора неизбежны переходные процессы, т.е. записи данных происходят сравнительно медленно. Вторым важным недостатком является то, что заряды ячеек имеют свойство рассеиваться в пространстве, причем весьма быстро.

Асинхронная динамическая память. Память DRAM с асинхронным режимом работы и поддержкой в компьютерах быстрой постраничной работы с данными именуют FPM DRAM (Fast Page Mode DRAM). Она обладает повышенным быстродействием при последовательных доступах к данным (потоковом обмене) и применении синхронного принципа работы с кэш.

Синхронная динамическая память (Synchmnous DRAM, SDRAM) способна обмениваться без цикла ожидания. Она обладает быстродействием 7-10 нс, что обеспечивается специальным логическим блоком и двухбайтовой структурой. Для работы SDRAM используется тактовый генератор, синхронизирующий её сигналы.

Сейчас используется такой тип памяти, как Direct Rambus DRAM (далее RDRAM), разработанный фирмой Rambus. Она предназначена для оснащения мат. плат с высокопроизводительными процессорами. Её архитектура отличается от архитектуры памяти SDRAM последовательным доступом к микросхемам по 16-битовой шине при записях и считывании данных по фронту и срезу, использованием двух каналов передачи данных. Данная архитектура предполагает установку на материнской плате пар модулей памяти в каждом канале.

• Постоянная память предназначена для долгого хранения данных, даже когда ПК выключен. Такой вид памяти обычно называется ROM(read only memory – память только для чтения), или ПЗУ (постоянное запоминающее устройство). В постоянной памяти хранятся программы для проверки оборудований компьютера, инициирования загрузки операционной системы и выполнения стандартных функций обслуживания устройств компьютера. Поскольку большая часть этих программ связана с обслуживанием ввода-вывода, часто отключения кэш. Как и для ОЗУ, увеличение объема кэш улучшает эффективность работы компьютерной системы.

Содержимое постоянной памяти называется BIOS(Basic Input-Output System, или базовая система ввода-вывода) BIOS- совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после подачи питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память. Роль BIOS двоякая: с одной стороны, это неотъемлемый элемент аппаратуры, а с другой - важный модуль любой операционной системы.

---

• Аудиоадаптер(Sound Blaster, или звуковая плата) - это специальная электронная плата, которая позволяет записывать звук, воспроизводить его и создавать программными средствами с помощью микрофона, наушников, динамиков, встроенного синтезатора и другого оборудования.

Аудиоадаптер содержит в себе два преобразователя информации:

- аналого-цифровой, который преобразует непрерывный (то есть аналоговый) звуковой сигнал (речь, музыку, шум) в цифровой двоичный код и записывает его на магнитный носитель;

- цифро-аналоговый, выполняющий обратное преобразование сохраненного в цифровом виде звука в аналоговый сигнал, который затем воспроизводится с помощью акустической системы, синтезатора звука или наушников.

• Видеоадаптер– это электронная плата, которая обрабатывает видеоданные (текст и графику) и управляет работой дисплея, посылает сигналы управления яркостью лучей и сигналы развертки изображения. Монитор преобразует эти сигналы в зрительные образы. А программные средства(драйверы видеосистемы) обрабатывают видеоизображение – выполняют кодирование и декодирование сигналов, координатные преобразования, сжатие изображений и др. Эти три основных компонента образуют видеосистему компьютера.

Устройства внешней памяти В состав внешней памяти компьютера входят:

1) накопители на магнитных дисках. Их работа основана на принципе магнитной записи (предполагающем сохранение магнитными диполями ферромагнитного слоя направления воздействующего внешнего магнитного поля) данных:

- на сменных гибких магнитных дисках - НГМД (Floppy Disk Drive, FDD флоппи-диск, zip-диск);

- на жестких магнитных дисках типа винчестер НЖМД ;

- на сменных жестких дисках;

2) накопители на оптических и магнитооптических компакт-дисках;

3) твердотельная полупроводниковая память.

• Дисковый магнитный накопитель.Информация на диск, покрытый слоем ферромагнитного вещества, записывается и считывается с помощью дисководов (приводов), имеющих позиционируемые головки считывания/записи с одной либо обеих сторон диска.

Гибкий диск (англ. floppy disk)является «ветераном» дисковых устройств, так как ими комплектовались первые модели IBM PC. С тех пор дисковод существенно изменился и, несмотря на увеличившуюся емкость, перестал быть основным средством хранения данных и программ. По сравнению с другими средствами хранения он обладает весьма малой емкостью и надежностью, поэтому используются в основном для оперативного переноса данных с жесткого диска одного компьютера на жесткий диск другого, а также создания архивных копий.

---

2. Оптический и магнитооптический накопитель. В настоящее время неотъемлемой частью конфигурации компьютера является дисковод (привод) для чтения носителей типа компакт-диск (CD и DVD).

Компакт-диски (CD диски) могут быть для однократной записи CD-R и для многократных записей (перезаписываемый) CD-RW.

DVD-диски (Digital Video Disk – цифровой видеодиск или Digital Versatile Disk – цифровой многофункциональный диск). В отличие от CD, они обладают большей плотностью размещения данных, возможностью двухслойной записи и более совершенной защитой лицензионных дисков от пиратских копий.

3. Твердотельная память, или твердотельный диск (Solid State Disk, SSD), представлена полупроводниковой энергонезависимой флэш-памятью. Она не содержит подвижных частей, так как строится часто на однотранзисторных элементах памяти. Ныне популярны флэш-памяти стандартов CompactFlash, SmartMedia и Secure Digital. Емкость памяти в одном конструктиве пока не превышает нескольких гигабайт

2. Устройства ввода данных

Для ввода визуальной информации в компьютер служат:

1. Клавиатура: алфавитно-цифровая; функциональная (иногда именуется кнопочным устройством) для выбора некоторого действия либо операции.

2. Манипуляторы для указания экранных и планшетных объектов. К таким позиционирующим устройствам относятся: манипулятор типа мышь; джойстик; трэкбол (с одним либо двумя валюаторами - преобразователями углового положения ручки); электронное перо.

3. Средства голосовой технологии.

4. Считыватели информации.

5. Графические доски.

6. Графические планшеты с темплетами (сменными объектными картами).

2.1 Клавиатура служит для ручного ввода информации. Все символы, набираемые на клавиатуре, немедленно отображаются на мониторе в позиции курсора, т.к. функции клавиатуры не нуждаются в поддержке системными программами (драйверами). Работу клавиатуры поддерживают специальные программы, «зашитые» в BIOS. Клавиа­тура управляется внут­ренним контроллером, который считывает информацию о нажа­тии клавиш и пересылает ее во входной порт ЭВМ.

2.2 Манипулятор является указательным устройством и может содержать одну (например, мышь фирмы Apple), две, три и более кнопок управления, а в последнее время - переключатели и колесо для прокрутки. Различают механические, оптико-механические и оптические типы манипуляторов. Они могут быть проводными и беспроводными (с радио- и инфракрасным каналами передачи информации).

---

Джойстики и трэкболы используются для ручного ввода инфор­мации (например, при работе с архитек­турными и конструкторскими програм­мами) и управления экранными объек­тами.

Электронное перо (указка) напомина­ет обычную школьную ручку, имеющую проводную либо беспроводную связь с одним из портов компьютера. Фотоприемное устройство, расположенное на его конце, фиксирует элементарные части графических объектов. Выполнение не-которых действий над выбранным электроннойуказкой объектом начинается при включении кнопки, расположенной на её корпусе.

2.3 Средства голосовой технологии. Микрофон служит основой речевого пользовательского интерфейса, голосового ввода информации и реализации мультимедийных технологий, поддерживаемых системами передачи речи и ее воспроизведения.

2.4 Считыватели информации используются для ввода как символьной, так и графической информации.

Сканер – устройство для ввода в компьютер графических изображений с листа бумаги. Создает оцифрованное изображение документа и помещает его в память компьютера.

Сканеры весьма разнообразны и их можно классифицировать по различным признакам. Сканеры бывают черно-белыми и цветными. Черно-белые сканеры могут считывать штриховые и полутоновые изображения.

2.5. Элктронная доска напоминает обычную школьную доску. На ее поверхности можно писать. Информация, наносимая на электронную доску, может быть сохранена на диске компьютера и затем распечатана на принтере. Последовательность отображения информации на такой доске может быть восстановлена шаг за шагом. Процесс отображения информации на электронной доске можно в реальном времени транслировать по компьютерной сети и через Интернет

2.6 Графические планшеты предназначены для работы с графическими приложения­ми (например, графическими редакторами и программами распознавания рукописного текста). На рынке имеются планшеты, чувствительные к силе нажатия стилуса (ручки) с беспроводным пером, а также дисплеи-планшеты. Иногда планшеты снабжаются темплетами (сменными планшетами-подкладками). На планшетах графические объекты изображаются мнемонически. Место размещения планшетного изображения, допустим, на поверхности экрана, указывается манипулятором, например, типа мышь

3. Монитор

3.1 Монитор (дисплей) – устройство визуального отображения (вывода) информации (в виде текста, таблиц, рисунков, чертежей и др.).

---

Мониторы можно классифицировать по таким признакам, как:

- вид адресации экрана: лучевые, матричные, комбинированные;

- способность экрана хранить информацию: с запоминанием изображения, с регенерацией изображения, комбинированные;

- структура экрана: несоставные, составные (наборные);

- устройство воспроизведения изображения: а) светоизлучающее: электронно-лучевые трубки (ЭЛТ); знакосинтезирующие (плазменные, электролюминесцентные, жидкокристаллические, на базе светоизлучающих органических материалов, автоэлектронно-эмиссионные и пр.); б) отражающее: электронная бумага;

- метод формирования изображения: растровые, векторные, комбинированные;

- тип представляемых данных: алфавитно-цифровые, графические, комбинированные;

- цветность изображения: монохромные (тип MONO), многоцветные (типа ЕGA, VGA с разрешением 640x480 пикселей), полноцветные (типа SuperVGA 800x600 пикселей, XGA 1024x768 пикселей, UltraVGA с количеством цветов 256 и более);

- наличие интеллектуальных средств настройки: неинтеллектуальные, программируемые, интеллектуальные.

Классический монитор компьютера поддерживает два режима представления информации на экране: текстовый и графический.

В текстовом (алфавитно-цифровом) режиме микропроцессор обращается к экрану как к совокупности отдельных ячеек (знакомест), в каждую из которых может быть помещен какой-то символ (буква, цифра, спецзнак). При этом экран имеет, например, 80 знакомест по горизонтали и 25 либо 40 таких строк по вертикали. Каждый символ заносится в ячейку и воспроизводится по его ASCII-коду либо другой кодировке. Данный код распознается в видеоадаптере, в котором уточняются атрибуты символа (местоположение, цвет символа и фона).

В графическом режиме изображение формируется из наименьших компонентов изображения - точек - путем управления цветом и яркостью каждой из точек экрана. Экран представляется как набор отдельных точек - пикселей. Число пикселей определяет разрешающую способность графической системы. В графическом редакторе каждому пикселю ставится в соответствие фиксированное число битов (атрибут пикселя) в некоторой части адресного пространства процессора (именуемой видеопамятью). Если атрибут однобитовый, то имеет место двухцветная графика (например, черно-белая), иначе графика с 2ⁿ-цветовыми оттенками (n - число бит у атрибута пикселя). Число бит атрибута может быть 1, 2, 4, 8, 16 и более.

Изображение формируется на экране путем циклического воспроизведения графическим адаптером содержимого видеопамяти. При этом изображение каждого пикселя определяется текущим значением его атрибута. Такой подход получил на­звание битовой карты (карты цветов). Размер видеопамяти ограничен операционной системой. Если в видеопамяти возможно одновременное хранение двух или более областей пикселей одинаковой структуры, то такие области называют страницами. В конкретный момент времени любая из страниц может отображаться на всем экране. Размер видеопамяти, как правило, равен произведению числа пикселей в строке и размерности цветового набора (палитры). Увеличение разрешающей спо­собности здесь идет за счет снижения количества цветов. Ряд графических адапте­ров и видеоконтроллеров совместно с графическим драйвером (управляющий про­граммой) допускают программное задание режимов, именуемых видеомодами.

---