1.3. Компьютерный способ набора

Автоматизированное рабочее место (АРМ) на базе компьютер­ных издательских систем (КИС), оснащенных современным комп­лектом оборудования, системным программным обеспечением, при­кладными программами для обработки тексто-иллюстрационной ин­формации, обеспечивает полный цикл допечатного производства любого вида полиграфической продукции.

Работа любого автоматизированного места складывается из трех основных операций: ввода информации, обработки информации, вывода результатов.

Для практической реализации указанных операций требуются специальные устройства. В общем виде автоматизированное рабо­чее место (АРМ) включает:

а) аппаратное обеспечение — комплект оборудования, узлов, устройств для ввода и вывода ин­формации, промежуточного и конечного результатов обработки;

б) системное программное обеспечение — программа (среда), ко­торая автоматически загружается при включении компьютера и представляет пользователю базовый набор команд, с помощью ко­торых можно запускать прикладные программы, формировать дис­кеты, копировать файлы с диска на диск и т.д.;

в) прикладное программное обеспечение, библиотеки шрифтов, используемые для обработки информации;

Центральным оборудованием любого АРМ является персональ­ный компьютер (ПК) — устройство, позволяющее вести диалог с пользователем: пользователь задает команды, персональный ком­пьютер их выполняет. Форма диалога определяется операционной системой (средой). Для ввода информации используется клавиа­тура, сканер, дисководы. Обработка информации производится процессором компью­тера, команды которому передаются при помощи мыши. Процессор управляет всем вычислительным процессом и взаимодействием агрегатов. Результаты обработки информации выводятся на монитор. Для вывода текста в виде гранок для кор­ректуры может использоваться матричный или струйный принте­ры с записью на бумагу, для вывода полос — струйный или лазер­ный принтер с записью на бумагу или пленку; для вывода готовых монтажей или полос оригинала-макета применяется лазерный эк­спонирующий (фотонаборный) автомат с записью на фотомате­риал, формный материал, покрытый слоем свето- или теплочувствительным. Лазером управляет файл PostScript.

PostScript — язык описания страниц (язык управления лазерными принтерами) фирмы Adobe. Был создан в 80-х годах для реализации принципа WYSIWYG (What You See is What You Get). Файлы этого формата фактически представляют из себя программу с командами на выполнение для выводного устройства. Они имеют расширение .ps или, реже, .prn и получаются с помощью функции Print to file графических программ при использовании драйвера PostScript-принтера. Такие файлы содержат в себе сам документ (только то, что располагалось на страницах), все связанные файлы (как растровые, так и векторные), использованные шрифты, а так же другую инфомацию: цветоделение, дополнительные платы, полутоновой растр для каждой платы, линиатуру растра и другие данные для выводного устройства. Если файл закрыт правильно, не имеет значения на какой платформе он делался, были использованы шрифты True Type или Adobe Type 1 — все равно.

PostScript — это язык описания страниц, протокол, используемый для взаимодействия прикладных программ (таких как QuarkXPress или MS Word) с выводными устройствами, такими как лазерные принтеры или фотонаборы, оборудованные PostScript интерпретаторами. PostScript также используется для передачи данных между приложениями и является основой формата PDF.

PostScript используется как язык описания страниц: его функции оптимизированы для описания того, как графические объекты (текст, линии, изображения,...) размещены в двумерном пространстве. Это машинно-независимый язык: содержание страниц описывается без ссылок на какие-либо специфические функции выводного устройства (такие как разрешение или какой использовать лоток для бумаги в лазерном принтере). Теоретически любой PostScript-файл может быть выведен на любом PostScript-устройстве. Но было бы непрактично не позволять использовать специфические функции конкретных устройств. Драйвера конкретных устройств позволют добавлять коды для этих функций в PostScript-файл. Это означает, что большинство PostScript-файлов содержит некоторое количество команд, специфичных для конкретного устройства. Это не является проблемой до тех пор, пока файл выводится именно на этом устройстве.

PostScript был создан компанией Adobe в начале 80-х годов прошлого века. С тех пор язык постоянно улучшается, и на данный момент существуют три независимые версии: PostScript level 1, PostScript level 2 and PostScript 3.

PostScript — интерпретируемый язык: когда вы создаете страницу в QuarkXPress и печатаете ее, QuarkXPress создает PostScript-код, который описывает вашу страницу и отправляет его на выбранное устройство вывода. Это устройство, скажем лазерный принтер, имеет собственный компьютер с программой, называемой RIP. Этот RIP читает PostScript-инструкции строчка за строчкой и исполняет их.

То, что PostScript всегда интерпретируется имеет несколько важных достоинств:

• Так как PostScript-код интерпретируется, он не написан для определенного типа процессоров и может быть отправлен на большое число различных устройств, использующих разные типы процессоров. Это делает PostScript машинно-независимым языком.

• Другое достоинство интерпретируемости языка в том, что вы можете изменить код в том случае, если результат вывода отличается от желаемого или выводится сообщение об ошибке. Конечно, это доступно тем, кто умеет программировать на PostScript. Но в связи с широким распространением формата PDF, и большого числа расширений пакета Adobe Acrobat, позволяющих редактировать файлы, это становится все менее и менее употребимым.

Конечно, интерпретируемость имеет и недостатки:

• Главным недостатком интерпретируемых языков является потеря скорости. Дополнительные преобразования отнимают лишнее время. Сейчас это небольшая проблема, но десять лет назад RIP мог обрабатывать файл часами.

PostScript имел несколько неоспоримых достоинств, которых не имели другие системы:

• PostScript машинно-независим. Это означает, что PostScript-файл может быть выведен на любом PostScript-устройстве. На лазерном принтере вы получите 300 точек на дюйм, но этот же файл будет выглядеть значительно лучше, будучи выведен на фотонаборе с разрешением 2400 точек на дюйм. для пользователей это означало, что они более не были привязаны к одному производителю и могли выбирать себе оборудование, которое наилучшим образом отвечало их нуждам.

• Любой производитель мог приобрести лицензию на PostScript-интерпретатор и встраивать его в свои устройства.

• Синтаксис PostScript был доступен всем, кто хотел писать программы с его поддержкой.

Как работает RIP. RIP или Raster Image Processor — устройство или программа, которая получает описание страницы и конвертирует его в информацию, которая может быть выведена на бумагу, пленку, слайды или какой-либо другой носитель.

Если бы каждое приложение имело собственный язык описания страниц, то вам пришлось бы покупать RIP для каждого приложения (QuarkXPressRIP, IllustratorRIP, CorelDrawRIP и т.д. ;-)). Чтобы избежать этой проблемы данные сохраняются в стандартизованном языке описания страниц. Чаще всего используются:

• PostScript (саммый распространенный язык)

• PCL (для офисного использования)

• HPGL (используется для плоттеров).

Эта статья описывает PostScript RIPы.

Аппаратные и программные RIP. В общем случае, RIP — программа, работающая на компьютере. Некоторое время назад RIPы запускались на специализированных компьютерах, которые создавались только для RIP-программы и им не нужны были клавиатура, мышь и дисплей. Такие RIPы называются аппаратными. Вы может найти их, например, в лазерных принтерах. Такие встроенные RIPы также называются PostScript-контроллерами.

Сейчас большинство RIPов работают на обычных PC и Macintosh и ведут себя, как обычные прикладные программы. Такие RIPы называются программными. К ним могут прилагаться дополнительные устройства, например, для связи с выводным устройством. Для защиты от пиратов, программные RIPы часто снабжаются аппаратным ключом защиты (донглом).

Аппаратное обеспечение.

Материнская плата (системная) представляет собой печатную плату, на которой расположены контроллеры и соединители и на которую устанавливаются другие системные компоненты.

Контроллер. Устройства ввода и вывода информации часто имеют механический принцип действия (принтеры, клавиатура, мышь) и работают медленно. Чтобы освободить процессор от простоя при ожидании окончания работы таких устройств, в компьютер вставляются специализированные микропроцессоры-контроллеры (от англ. controller -- управляющий). Получив от центрального процессора компьютера команду на вывод информации, контроллер самостоятельно управляет работой внешнего устройства. Окончив вывод информации, контроллер сообщает процессору о завершении выполнения команды и готовности к получению следующей.

Системная шина — главная магистраль, по которой происходят обмен информацией внутри компьютера и связь компьютера с периферийными устройствами.

Различают следующие шины: шину данных, шину адресов и шину управления.

Шина передачи данных обеспечивает: запись/чтение данных из оперативной памяти и из внешних запоминающих устройств, чтение данных с устройств ввода, пересылку данных на устройства вывода. Данные по шине данных могут передаваться как от процессора к какому-либо устройству, так и в обратную сторону, т. е. шина данных является двунаправленной.

Выбор абонента по обмену данными производит процессор, который формирует код адреса данного устройства, а для ОЗУ — код адреса ячейки памяти. Код адреса передается по адресной шине, сигналы передаются в одном направлении.

По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией, и сигналы, синхронизирующие взаимодействие устройств, участвующих в обмене информацией.

Внешние устройства к шинам подключаются посредством интерфейса. Под интерфейсом понимают совокупность различных характеристик какого-либо периферийного устройства ПК, определяющих организацию обмена информацией между ним и центральным процессором.

Чтобы устройства, входящие в состав компьютера, могли взаимодействовать с центральным процессором, в IBM-совместимых компьютерах предусмотрена система прерываний (Interrupts). Система прерываний позволяет компьютеру приостановить текущее действие и переключиться на другие в ответ на поступивший запрос, например, на нажатие клавиши на клавиатуре. Ведь с одной стороны, желательно, чтобы компьютер был занят возложенной на него работой, а с другой — необходима его мгновенная реакция на любой требующий внимания запрос. Прерывания обеспечивают немедленную реакцию системы.

Основным устройством ПЭВМ является процессор, который обеспечивает выполнение различных операций, содержащихся в программе. Процессор характеризуется: а) тактовой частотой, которая выражается в МГц. За 1 с компьютер выполняет столько млн. элементарных операций, сколько в процессоре МГц; б) разрядностью, т.е. количеством двоичных разрядов, которые процессор обрабатывает за один такт. Чем больше тактовая частота и разрядность, тем выше производительность процессора.

Производительность ПЭВМ зависит также и от количества памяти, с которой она работает.

Обычно под компьютерной памятью понимают только "внутреннюю память" компьютера, которая в свою очередь классифицируется на:

• ОЗУ, оперативное запоминающее устройство с оперативной памятью (RAM, Random Access Memory) — памятью с произвольным доступом (английский термин), определяет допустимый объём и скорость одновременно выполняемых процедур. Произвольность доступа подразумевает возможность операций записи или чтения с любой ячейкой ОЗУ в произвольном порядке. До последних лет из микросхем памяти использовали два основных типа: статическую (SRAM — Static RAM) и динамическую (DRAM — Dynamic RAM). В ОЗУ хранится динамическая информация программы и обрабатываемые данные. При выключении питания содержимое ОЗУ теряется.

• ПЗУ (постоянное запоминающее устройство, ROM, Read Only Memory, память только для чтения) — постоянная память, информацию из которой можно только считывать. Это одна или несколько микросхем, расположенных на системной плате и содержащих набор подпрограмм. На такую память, например, помещена Bios. ПЗУ, как правило, гораздо меньше ОЗУ, информация в нем хранится постоянно и ее изменение либо вообще невозможно, либо возможно только при помощи специальных устройств (программаторов ПЗУ). Емкость памяти 8-разрядных ЭВМ как правило 64Кб — 640Кб, 16-разрядных — 1Мб, 32-разрядных — 4Мб и более.

• Cashe-память (Кэш-память, Cashe Memory) — сверхоперативная память (СОЗУ), является буфером между ОЗУ и процессором (несколькими процессорами) и другими абонентами системной шины. Кэш-память не является самостоятельным хранилищем; информация в ней неадресуема клиентами подсистемы памяти, присутствие кэша для них "прозрачно". Кэш хранит копии блоков данных тех областей ОЗУ, к которым происходили последние обращения, и весьма вероятное последующее обращение к тем же данным будет обслужено кэш-памятью существенно быстрее, чем оперативной памятью.

• Flash-память (флэш-память). Предназначенного для хранения информации и/или переноса между мобильными устройствами и ПК. Для исполнения программы на ПК в моменты программирования и стирания флэш-памяти требуется ОЗУ. Подобно ОЗУ, флэш-память модифицируется электрически внутрисистемно, но подобно ПЗУ, flash-память энергонезависима и хранит данные даже после отключения питания. В отличие от ОЗУ, flash-память нельзя переписывать побайтно. Она читается и записывается байт за байтом и ее нужно полностью стереть перед тем, как записывать новые данные. Наибольшее распространение получили карты памяти и тип Boot Block. Flash-память типа Boot Block служит для хранения обновляемых программ и данных в сотовых телефонах (SIM-карта), модемах, BIOS-ах, системы управления автомобильными двигателями и т.п.

Любые микросхемы памяти имеют пять основных параметров:

1. Тип памяти. Обозначает статическая (SRAM — Static RAM) она или динамическая (DRAM — Dynamic RAM).   В статической памяти элементы (ячейки) построены на различных вариантах схем (триггеров) с двумя устойчивыми состояниями. После записи бита в ячейку она может пребывать в этом состоянии столь угодно долго — необходимо только наличие питания. Ячейки статической памяти имеют малое время срабатывания (единицы-десятки наносекунд), однако микросхемы на их основе имеют низкую удельную плотность данных (порядка единиц Мбит на корпус) и высокое энергопотребление. Поэтому статическая память используется в основном в качестве буферной (кэш-память).   В динамической памяти ячейки построены на основе областей (занимающих гораздо меньшую площадь, нежели триггеры) с накоплением зарядов и практически не потребляющих энергии при хранении. При записи бита в такую ячейку в ней формируется электрический заряд, который сохраняется в течение нескольких миллисекунд; для постоянного сохранения заряда ячейки необходимо регенерировать — перезаписывать содержимое для восстановления зарядов. Ячейки динамической памяти имеют большее время срабатывания (десятки-сотни наносекунд), но большую удельную плотность (порядка десятков Мбит на корпус) и меньшее энергопотребление. Динамическая память используется в качестве основной.   Еще различают под-типы: DRAM (Dynamically RAM), SDRAM (Synchronous DRAM), EDO RAM (Extended Data Output RAM), FPM DRAM (Fast Page Mode DRAM), SRAM (Statically RAM), CDRAM (Cached DRAM), NVRAM (Non Volatile RAM), FeRAM (Ferroelectric RAM), DRDRAM (Direct RAMBus DRAM), DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM), ESDRAM (Enhanced SDRAM), MRAM (Magnetic RAM), etc.

2. Объем памяти. Показывает общую емкость микросхемы. Измеряется в Мб. Для "обычных" пользователей предлагаются 1Mb, 4Mb, 8Mb, 16Mb, 32Mb, 64Mb, 128Mb, 256Mb, 512Mb; для "продвинутых" — 1Гб модули. Максимум одного модуля постоянно растет и сейчас составляет 4Гб. В 2002г. минимальный объем оперативной памяти в ПК — 64Mb, в 2003 — 128Мб. Идеальный метод определения емкости при отсутствии маркировки — определить номинал всех чипов данного модуля и "сложить". Минимальные условия работы современных операционок — при объеме оперативной памяти 32Mb.

3. Структура памяти. Обозначает количество ячеек памяти и разрядность каждой ячейки. Разрядность памяти — это количество байт (или бит), с которыми операция чтения или записи может быть выполнена одновременно. Разрядность основной памяти обычно согласуется с разрядностью внешней шины процессора. Напр. 1 байт — для 8088; 2 байта — для 8086-80286, 386SX; 4 байта — для 386DX, 486; 8 байт — для Pentium и т.д. Каждый чип содержит ячейки, в которых может хранится от 1 до 16 бит данных. Например, 32Mb-чип может быть сконфигурирован как 32Mbx1, 16Mbx2, 8Mbx4 или 2Mbx16, но его общая емкость только 32Mb. А 28/32-выводные DIP-микросхемы SRAM имеют восьмиразрядную структуру (8k*8, 16k*8, 32k*8, 64k*8, 128k*8), и кэш для 486 объемом 256 кб будет состоять из восьми микросхем 32k*8 или четырех микросхем 64k*8. Т.о., первое число маркировки указывает на общее количество ячеек в чипе, а второе — на число бит в ячейке. 30-контактные SIMM имеют 8-разрядную структуру и ставятся с процессорами 286, 386SX и 486SLC по два, а с 386DX, 486DLC и обычными 486 — по четыре. 72-контактные SIMM имеют 32-разрядную структуру и могут ставиться с 486 по одному, а с Pentium и Pentium Pro — по два. 168-контактные DIMM имеют 64-разрядную структуры и ставятся в Pentium и Pentium Pro по одному. Установка модулей памяти или микросхем кэша в количестве больше минимального позволяет некоторым платам ускорить работу с ними, используя принцип расслоения (Interleave-чередование).

4. Время доступа (время такта для синхронных устройств). Характеризует скорость работы микросхемы и обычно указывается в наносекундах (нс) через тире в конце наименования. На более медленных динамических микросхемах могут указываться только первые цифры (-7 вместо -70, -15 вместо -150), на более быстрых статических "-15" или "-20" обозначают реальное время доступа к ячейке. Часто указывается не реальное, а минимальное из всех возможных времен доступа. Например в EDO DRAM ставят маркировку 45 нс (или 50 нс), хотя такой цикл достижим только в блочном режиме, а в одиночном режиме микросхема по-прежнему работает за 70 нс (или 60 нс). Аналогично — в маркировке PB SRAM: 6 нс вместо 12 нс, и 7 — вместо 15 нс. Микросхемы SDRAM обычно маркируются временем доступа в блочном режиме (10 или 12 нс). Напр. модули SDRAM имеют время доступа: 12ns максимально до 83Mhz, 10ns максимально до 100Mhz, 8ns максимально до 125Mhz, 7ns максимально до 143Mhz.

5. Корпуса и форм-факторы микросхем памяти.

   1. 30- и 72pin SIMM — наиболее распространенный в течении 90-х годов форм-фактор для модулей памяти. Подробнее...

   2. 144pin SODIMM SDRAM — SO DIMM (Small Outline DIMM) — разновидность DIMM малого размера (small outline), предназначенных для портативных компьютеров. Наиболее часто встречаются 72- и 144-контактные модули (32 и 64 бит). Имеют ключ "со смещением", ответственный за напряжение, т.е ключи (и соответствующие выступы) смещены вдоль, что сделало невозможным установку "неправильного" модуля;

   3. 72pin SODIMM FPM — Fast page (FPM) — "быстрый страничный" (режим). Позволяет наряду с обычным циклом (RAS, затем CAS), использовать сокращенный. FPM сегодня наиболее медленная из применяемых организаций памяти;

   4. 168pin DIMM SDRAM — одна из современных разновидностей форм-фактора модулей памяти. Подробнее...

   5. DDR SDRAM — второе поколение SDRAM с вдвое большей пропускной способностью. Подробнее...

   6. Rambus RIMM Module — форм-фактор модуля памяти, разработанного компанией Rambus для Direct RDRAM. Подробнее....

   7. Specific Memory Module — специфический модуль памяти, предназначенный для использования в конкретной системе (или классе систем) конкретного производителя. Термин не отрицает возможности того, что указанная система может расширяться и стандартными модулями.

   8. Printer Memory — 100pin DIMM — специальная память, предназначенная для принтеров. Имеет вырез (ключ) "со смещением", ответственным за контроль рабочего напряжения (3,3 вольт).

Память бывает основная и внешняя. Основная память состоит из двух компонентов: постоянного запоминающего устройства (ROM или ПЗУ) и оперативного запоминающего устройства (RAM или ОЗУ). Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) также бывают разных типов. Ленточные накопители служат для хранения информации на магнитной ленте. В настоящее время могут хранить до нескольких гигабайт (1Гб = 1024 Мб) информации. Несмотря на то, что эти устройства появились довольно давно они до сих пор широко распространены, главным образом из-за большого объема вмещаемых данных, и используются в основном для резервного копирования и длительного хранения информации.

Дисковые накопители.

1. Накопители на гибких магнитных дисках (флоппи диски, FDD). В основе этих устройств хранения лежит гибкий магнитный диск, помещенный в твердую оболочку. Существует три типа накопителей на гибких магнитных дисках (8"; 5,25"; 3,5"), и несколько типов SS, DS, DD, HD, EHD. Емкость — от 160 Кб (SD) до 2,88 Мб (EHD (extra high density) — сверхвысокая плотность). В данный момент применяются в основном дискеты типа HD (high density — высокая плотность) формата емкостью 1,44 Мб. Размеры Floppy-дисков удобны, цена невысока и они достаточно надежны в эксплуатации.

2. Zip и Jaz Iomega discs. Были созданы для замены гибких магнитных дисков. В дисках Zip используются тонкие магнитные покрытия с высокой коэрцитивной силой. Емкость — до 250 Мб. Jaz представляет собой сменный картридж емкостью выше 1 Гб.

3. Магнито-оптические диски выпускаются размером 3,5 и 5,25 дюймов емкостью выше 1 Гб.

4. Магнитные ленты (magnetic tapes)

Современные магнитные ленты напоминают обычные магнитофонные кассеты и характеризуются строго последовательным доступом к содержащейся на них информации. Емкость до нескольких гигабайт.

5. Оптические диски

CD (Compact Disk Read Only Memory) Максимальная емкость CD-ROM составляет около 750 Мбайт и 180 Мбайт для дисков диаметром 12 и 8 см соответственно. Бывают двух видов:

• одноразовой записи (CD-R) — можно записывать, но нельзя стирать.

• многоразовой записи (CD-RW) — можно записывать и стирать до 1000 раз

DVD (Digital Versatile Disc — цифровой многоцелевой диск или Digital Video Disk — цифровой видеодиск) — это семейство оптических дисков с большой емкостью, достигнутой за счет применения лазера в спектре видимого красного излучения — 635 нм (в отличие от CD, где применяется лазер инфракрасного излучения — 780 нм), что позволило увеличить плотность записи. 4 типа по конструкции

• DVD-5: односторонний диск с однослойной записью и max емкостью 4,7 Гб.

• DVD-9: это двухуровневый односторонний диск с max емкостью 8,5 Гбайт.

• DVD-10: однослойный двухсторонний диск с одним информационным слоем и max емкостью 9,4 Гб;

• DVD-18: двухсторонний диск с двумя информационными слоями и max емкостью 17 Гб.

Также бывают двух видов: одноразовой записи (DVD -R) и многоразовой записи (DVD -RW)

Винчестер (Hard Disk Drive, HDD, накопитель на жестких магнитных дисках, жесткий диск, "винт", "хард") — это устройство, предназначенное для долговременного хранения информации (операционных систем, программ и данных). По способу записи и чтения информации винчестеры относятся к магнитным накопителям.

Жесткий диск имеет несколько основных параметров:

• Протокол передачи данных. Есть винчестеры со следующими интерфейсами: IDЕ / SCSI / FC-AL / IEEE / USB.

• Скорость вращения шпинделя — это скорость, с которой вращаются диски. Измеряется в оборотах в минуту (rpm). Она влияет:

  • на скорость чтения с поверхности диска. Чем быстрее диск крутится, тем больше информации считывается за единицу времени;

  • на время доступа к нужной информации. Информация в HDD записывается по кольцевым дорожкам, а каждая дорожка разбита на сектора. Время поиска информации определяется временем выбора нужной дорожки (не зависит от скорости вращения диска) и временем, необходимым для того, чтобы диск провернулся так, чтобы под головкой оказался нужный сектор. Чем скорость вращения выше, тем меньше это время. Скорость вращения 3600—15000 об/мин;

• Объём. Измеряется в гигабайтах (Gb).

• Плотность записи. Измеряется в гигабайтах на пластину. Внутри HDD находится один или несколько дисков. Она влияет:

  • на скорость: чем больше плотность записи, тем больше информации помещается на одну дорожку, и, соответственно, больше скорость считывания этой информации при одинаковой скорости вращения диска

  • на охлаждение: меньшее число пластин уменьшает тепловыделение (диск меньше греется); максимальная плотность пока равна 125Gb/пл.

• Объем кэша

• MTBF (среднее время наработки на отказ). Это надежность винчестера и измеряется в часах работы. Современные HDD имеют от 500,000 до 1,000,000 часов. Т.е. это 20—40 лет (при 8-часовой работе).

Кроме основных параметров, важны "Перегрузка от удара в рабочем/нерабочем состоянии (параметр, характеризующий устойчивость винчестера к механическим воздействиям), "Рабочая температура (параметр, по которому можно судить о "жаростойкости" винчестера), Потребляемая мощность (параметр, о том, насколько винчестер будет нагреваться), срок гарантии.

Видеоподсистема.

Видеокарта. Обработкой видео-данных занимается видеокарта. Это устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора. В процессе развития использовались следующие стандарты

• MDA (Monochrome Display Adapter) MGA (Monochrome Graphics Adapter) — одна из первых графических плат MDA (1981) работала только в текстовом режиме с разрешением 25х80 символов (физически 720x350 точек)

• CGA (Color Graphics Adapter) — первая цветная графическая плата. Она могла работать либо в текстовом режиме с разрешениями 40x25 и 80x25 (матрица символа — 8x8), либо в графическом с разрешениями 320x200 или 640x200.

• EGA (Enhanced Graphics Adapter) — улучшенный графический адаптер, с расширенной до 64 цветов палитрой. Было улучшено разрешение до 640x350 точек.

• MCGA (Multi Color Graphics Array) — многоцветный графический адаптер. Текстовое разрешение было поднято до 640x400. Количество цветов увеличено до 262144.

• VGA (Video Graphics Array — графический видео массив). Это фактический стандарт видеоадаптера с конца 80-х годов. Добавлены текстовое разрешение 720x400 и графический режим 640x480. Дальше появился стандарт IBM 8514/a с разрешениями 640x480x256 и 1024x768x256, и IBM XGA с текстовым режимом 132x25 (1056x400) и увеличенной глубиной цвета (640x480x65K).

• SVGA (Super Video Graphics Array), видеографическая матрица высокого класса, превосходят VGA по разрешению (от 800*600 и выше) и/или количеству цветов (True Color 16—32 млн цветов). Является стандартом среди видео-карт с 1992 года.

  Основные характеристики видеокарты:

  1. Видеопамять. В ней хранится изображение. Ее объем определяет максимально возможное разрешение. Разрешение характеризуется тремя составляющими: по горизонтали, по вертикали и количеством возможных цветов точки.

  4. Video RОM (ПЗУ). Служит для хранения видео-BIOS-а, экранных шрифтов и прочей, необходимой для первоначального запуска адаптера, информации.

В видеокарту встраиваются графические ускорители — специализированные графические сопроцессоры, увеличивающие эффективность видеосистемы. Их применение освобождает центральный процессор от большого объёма операций с видеоданными. Существуют 2D- и 3D-ускорители для работы с 2- и 3-мерной графикой.

Монитор — устройство визуального отображения информации.

ЭЛТ-мониторы — это мониторы, главной частью которых является электронно-лучевая трубка, в которой происходит непрерывная бомбардировка электронами люминесцентного экрана (люминофора) из трех электронных пушек разных цветов — зеленого, синего и красного. Бомбардировка происходит через специальную теневую маску, которая изготавливается из специального железоникелевого сплава (инвара). Различают три вида теневых масок: теневая маска, щелевая маска и апертурная решетка.

Теневая маска (shadow mask) используется в большинстве мониторов производимых LG, Samsung, Viewsonic, Hitachi, Belinea, Panasonic, Daewoo, Nokia и др.

Минимальное расстояние между люминофорными элементами одинакового цвета называется шагом точки. Измеряется в миллиметрах (мм).

Щелевая маска (slot mask).

Люминофорные элементы расположены в вертикальных ячейках, а маска сделана из вертикальных линий. Вертикальные полосы разделены на ячейки, которые содержат группы из трех люминофорных элементов трех основных цветов. Минимальное расстояние между двумя ячейками называется щелевой шаг. Чем меньше значение шага щели, тем выше качество изображения на мониторе. Применяется этот тип маски фирмами NEC (CromaClear) и Panasonic (Panaflat, Pureflat).

Аппертурная решетка (Aperture Grill).

Вместо точек с люминофорными элементами трех основных цветов, апертурная решетка содержит серию нитей, состоящих из люминофорных элементов выстроенных в виде вертикальных полос трех основных цветов. По этой технологии производятся трубки Sony Trinitron и Mitsubishi Diamondtron.

Апертурная решетка проводит больше света, чем теневая маска, поэтому цвета на экране получаются более сочными и насыщенными. У мониторов с решеткой меньше вероятность появления муара (различных пятен и помутнений). Но горизонтальные полосы решетки хорошо видны при работе, хуже сведение лучей, мониторы менее устойчивы к механическим воздействиям (дрожь).

ЭЛТ-монитор имеет срок службы, который в среднем составляет пять лет эксплуатации. После на экране монитора могут потускнеть цвета или появиться различные пятна, искажения изображения и другие дефекты, которые могут привести как к некомфортной работе, так и к порче зрения.

Характеристики:

 Размер монитора определяется диагональю экрана. В ЭЛТ действительный размер изображения меньше на 1 дюйм. При выборе большого монитора значительно увеличивается рабочая площадь на экране. 17 дюймов и выше

 Разрешение — это количество точек по горизонтали и по вертикали на экране монитора. Увеличение разрешения данного монитора ведет к снижению частоты его. 1024х768 и выше

 Частота кадровой развертки — это количество раз, которое сменится изображение на экране ЭЛТ-монитора за 1 сек. Измеряется в герцах (Гц). Этот параметр непосредственно влияет на зрение, т.к. при слишком малой частоте кадровой развертки (меньше 75 Гц) человек визуально ощущает мерцание экрана. 85 и выше

 Шаг точки (зерно, пиксель). Измеряется в сотых долях мм. Для ЭЛТ шаг — это расстояние между смежными RGB-группами точек фосфора. Чем меньше зерно, тем больше точек приходится на единицу площади, тем выше разрешение.  0,23 мм и ниже (оптимум)

 Покрытие экрана (антибликовое покрытие, NB) для ЭЛТ-монитора необходимо для уменьшения блеска стеклянной поверхности экрана и устранения на нем бликов.  Сведение лучей. Идеал — все три луча ЭЛТ-монитора ложатся в одну точку на маске.

 Муар для ЭЛТ-монитора — побочный эффект при улучшении фокусировки.

 Уровень излучения. ЭЛТ-монитор излучает электромагнитное поле в диапазоне 15—85КГц и 50—90ГЦ. Поэтому иногда применяются специальные электромагниты, замыкающие электромагнитные поля внутри монитора (специальное поглощающее покрытие). Применение защитных фильтров (стеклянных, которые повышают контрастность и четкость изображения, уменьшают мерцание монитора).

Дисплеи на жидкокристаллических панелях LSD.

Принцип получения изображения основан на том, что жидкие кристаллы способны менять свою ориентацию в пространстве под действием света и тем самым изменять свойства данного светового луча. Тонкий слой вещества из жидких кристаллов пропускает свет или препятствует его прохождению, множество мельчайших ячеек, выполненных из этого вещества, позволяют управлять каждой точкой изображения.

Различают типы LCD-дисплеев:        LCD-мониторы с пассивной матрицей (Passive Matrix). В пассивной матрице на жидкие кристаллы воздействуют поля самих координатных проводников. Ограничен угол обзора пользователя.        LCD-мониторы c активной матрицей (Active Matrix). В активной матрице каждая ячейка управляется транзистором, которым, в свою очередь, управляют через координатные шины. расширяет угол обзора до 170 градусов.

Параметры LCD мониторов, на которые следует смотреть:

 Яркость. Чем выше яркость, тем насыщеннее будет изображение. Измеряется в кд/кв.м

 Контрастность показывает соотношение уровней яркости между самым ярким белым и самым темным черным цветами, которые отображает монитор. Чем выше уровень контрастности, тем богаче отображаемая цветовая палитра монитора.

 Угол обзора. Максимальный угол обзора определяется как угол, при обзоре с которого контрастность изображения уменьшается в 10 раз. Различают углы по цвету и углы по контрасту. Максимум по контрасту = 170°, по цвету = 125°.

 Время рекции пикселя. Самый важный параметр — время, требуемое пикселю для смены цвета. Или время, за которое транзистор успевает изменить пространственную ориентацию молекул жидких кристаллов. Чем он меньше, тем быстрее перестраиваются частицы. Измеряется в милисекундах (25-40 ms). Время отклика напрямую связано с частотой обновления изображения на экране.

  Очень большим плюсом LCD-мониторов является их изящный вид и компактное исполнение. У жидкокристаллических мониторов отсутствует мелькание изображения, к тому же ЖК-монитор можно расположить на любом расстоянии от глаз. ЖК-монитор абсолютно плоский и следовательно, отсутствуют искажения. В силу особенностей технологии "зерно" на ЖК-дисплее выглядит гораздо четче. Экран 18-дюймового LCD-монитора соответствует видимой области 21-дюймового ЭЛТ-устройства.

Аудиоподсистема

Звуковые карты используются для записи и воспроизведения различных звуковых сигналов: речи, музыки, шумовых эффектов.

Акустические системы (динамики, колонки) неотъемлемое дополнение к звуковой карте. В настоящее время различают 2 разновидности а.с.: со встроенным выходным усилителем (активные) и без него (пассивные).

Устройства ввода

Клавиатура -- одно из самых распространенных на сегодня устройств ввода информации в компьютер. Она позволяет нажатием клавиш вводить символьную информацию.

Ключевой принцип работы клавиатуры заключается в том, что она воспринимает нажатия клавиш и преобразует их в двоичный код, индивидуальный для каждой клавиши.

Сканеры. Принцип действия. Лист бумаги с текстом или рисунком освещается специальным источником света. Когда свет отражается от оригинала или проходит через него, амплитуда его сигнала слегка ослабевает. Это изменение регистрируют датчики сканера, которые измеряют разницу между световыми значениями. Разница преобразуется в от­тенок и определяет цвет пикселей.

Существует два вида датчиков, по которым выделяют 2 типа сканеров. В планшетных сканерах используются прибо­ры с зарядовой связью (Charged-coupled devices — CCD), в барабанных — фотоэлектронные умножители.

Отличие. В случае увеличения интенсивности источника света происходит насыщение полупроводникового элемента ПЗС, т.е. увеличение освещенности практически не увеличивает выходной ток. Поэтому системы с полупроводниковыми считывающими элементами имеют меньший динамический диапазон входного сигнала и больший уровень шумов по сравнению с устройствами, построенных на базе ФЭУ.

Характеристики

Разрешение

Различают два вида разрешений. Оптическое разрешение (истинное) — это количество ПЗС-элементов, задействованных при сканировании оригинала, на единицу длины. Т.е если на 1 дюйм приходится 600 крошечных датчиков, то оптическое раз­решение сканера равно 600 dpi. Интерполированное разрешение создается введением дополнительных математически рассчитанных элементов изображения в определенном радиусе между 2 соседними элементами. Т.е. когда вы скани­руете при разрешении, превышающем оптическое, сканер выполняет интерполяцию дополни­тельных пикселей, т.е. оценивает их возможные значения.

Битовая глубина

Битовой глубиной показывает, сколько разных цветовых оттенков спо­собно прочитать сканирующее устройство. Например, 24-битовый RGB-сканер использует для каждого цветового канала по 8 бит, получая 16,7 миллионов разных оттенков. Сегодня используются 30-, 36-, 48-битовые сканеры. используя 16 бит на 1 канал — свыше 300 миллиардов оттенков.

Конечно, после того как изображение отсканировано, каждый пиксель в RGB-изображении будет определяться только 24 битами данных. Однако чем больше информа­ции изначально в распоряжении сканера, тем больше вероятность того, что в готовом изобра­жении будут правильно показаны цветовые оттенки.

Динамический диапазон

Динамический диапазон — это диапазон тех оттенков, которые может прочитать сканер. Представьте изобра­жение в виде приставной лестницы: динамический диапазон определяет ее высоту, а битовая глубина — число ступенек. От длинной лестницы мало пользы, если у нее всего несколько ступенек. И наоборот, если лест­ница очень короткая, то не имеет значения, сколько у нее ступенек.

Динамический диапазон часто называют плотностью, которой измеряют чувствительность сканера при распознавании деталей в самой светлой и самой темной областях изображения. От­тенки темного изображения точно распознать труднее всего, поэтому значения уровня плотно­сти оценивают самую темную часть диапазона сканера. Т.е. у скане­ра уровень плотности должен быть выше, чем у сканируемого материала, т.к. не удастся воспроизвести все цвета.

Устройства вывода

Матричные принтеры

Идея матричных пе­чатающих устройств заключается в том, что требуемое изображение воспроизводится из набора отдель­ных точек, получающихся под действием иголок, ударяющих через красящую ленту по бумаге и оставляющих на ней след. Иголки закреплены в печатающей головке и приводятся в движение электромагнитами.. Существуют 9- , 18- и 24-игольчатые принтеры и строчный принтер.

Достоинства этих принтеров определяются, в первую очередь их универсальностью, которая заключается в способности работать с любой бумагой, а также низкой стоимостью печати.

– скоростью печати, шум

Струйные принтеры

Принцип, лежащий в основе струйной печати с использованием жидких чернил, состоит в нанесении капелек чернил непосредственно на поверхность бумаги, пленки или ткани. Импульсная печатающая головка струйного принтера, подобно головке матричного принтера, состоит из вертикального ряда камер, способных нанести на бумагу одну или несколько вертикальных полосок.

Благодаря высокой скорости полета капель допускается использовать поверхности с сильными неровностями и в зависимости от требований к качеству печати размещать их на расстоянии 1-2 см от сопла-распылителя. В результате можно наносить маркировку, например данные о сроке годности товара на картонные коробки, бутылки, консервные банки, яйца или кабели.

Качество струйной печати зависит, главным образом, от трех основных факторов: качества печатающего узла (разрешение), качества чернил (передача полутонов и цвета), типа используемого носителя (непосредственно связан с предыдущим фактором — насколько хорошо данные чернила сочетаются в данным типом бумаги или пленки).

Лазерные принтеры

Главная часть — фоторецептор (барабан), который представляет собой специальный материал, нанесенный на металлическую основу. Ф. заряжается коротроном заряда, который представляет собой металлическую проволоку или же резиновый вал с металлической основой.

После зарядки на фоторецептор подается изображение, которое освещается мощным источником света (лазером) и проецируется через систему зеркал. Те места на фоторецепторе, на которые падает свет меняют свой потенциал или вообще теряют заряд. Таким образом на фоторецепторе остается рисунок оригинала в виде заряженных участков.

Затем фоторецептор входит в контакт с магнитным валом, который покрыт смесью тонера и носителя.

Тонер представляет собой пыль, состоящую из мельчайших частиц определенного цвета. Носитель представляет собой железные частицы, на которых осаждается тонер.

Тонер переходит на фоторецептор за счет противоположного заряда на фоторецепторе.

Затем с помощью специального механизма бумага отрывается от рецептора и подается на запекание.

Запекание представляет собой процесс высокотемпературного нагрева бумаги с одновременным прижимом специальным валиком. Остатки тонера удаляются в бункер отработки.

Эти принтеры при своей относительно высокой стоимости очень экономичны в эксплуатации и намного менее требовательны к качеству бумаги, по сравнению со струйными принтерами.

Устройства связи необходимы для организации взаимодействия отдельных компьютеров между собой, доступа к удаленным принтерам и подключения локальных сетей к общемировой сети Интернет. Примерами таких устройств являются сетевые карты (ethernet cards) и модемы (modems). Скорость передачи данных устройствами связи измеряется в битах в секунду (а также в кбит/с и мбит/с). Модем, используемый для подключения домашнего компьютера к сети Интернет, обычно обеспечивает пропускную способность до 56 кбит/c, а сетевая карта -- до 100 мбит/с.

Системное программное обеспечение.

Системное программное обеспечение включает ОС, языки программирования и различные утилиты (utilities) – программы для обслуживания компьютера и периферийных устройств.

Операционная система выполняет три основные функции:

распределяет и назначает использование ресурсов компьютера,

планирует использование ресурсов компьютера и время исполнения задач,

осуществляет текущий контроль работы компьютера.