7. Виды и принцип действия основных устройств ввода-вывода информации:

• внешних запоминающих устройств:

1. винчестер – жесткий диск.

Жесткий диск – основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. На самом деле это не один диск, а группа соосных дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью. Т.о., этот «диск» имеет не две поверхности, как должно быть у обычного плоского диска, а 2n поверхностей, где n – число отдельных дисков в группе. Над каждой поверх-тью располагается головка, предназначенная для чтения-записи данных. При высоких скоростях вращения дисков (90-250 об/с) в зазоре между головкой и поверх-тью образуется аэродинамическая подушка, и головка парит над магнитной поверх-тью на высоте, составляющей неск-ко тысячных долей миллиметра. При изменении силы тока, протекающего через головку, происходит изменение напряженности динамического магнитного поля в зазоре, что вызывает изменения в стационарном магнитном поле ферромагнитных частиц, образующих покрытие диска. Так осуществляется запись данных на магнитный диск. Операция считывания происходит в обратном порядке. Намагниченные частицы покрытия, проносящиеся на высокой скорости вблизи головки, наводят в ней ЭДС самоиндукции. Электромагнитные сигналы, возникающие при этом, усиливаются и передаются на обработку. Управление работой жесткого диска выполняет специальное аппаратно-логическое устр-во – контроллер жесткого диска. В прошлом оно представляло собой отдельную дочернюю плату, кот подключали к одному из свободных слотов материнской платы. В наст время ф-ции контроллеров дисков частично интегрированы в сам жесткий диск, а частично выполняются микросхемами, входящими в микропроцессорный комплект (чипсет), хотя некот виды высокопроизводительных контроллеров жестких дисков по-прежнему могут поставляться на отдельной плате. К основным параметрам жестких дисков относятся емкость и производительность. Емкость дисков зависит от технологии их изготовления. В наст время большинство производителей жестких дисков используют изобретенную компанией IBM технологию с использованием гигантского магниторезистиврого эффекта (GMR – Giant Magnetic Resistance). С другой стороны, производительность жестких дисков меньше зависит от технологии их изготовления. Сегодня все жесткие диски имеют очень высокий показатель скорости внутренней передачи данных (до 30-60 Мбайт/с), и поэтому их произ-ть в первую очередь зависит от характеристик интерфейса, с помощью кот они связаны с материнской платой. В зависимости от типа интерфейса разброс значений может быть очень большим: от неск-ких Мбайт/с до 13-16 Мбайт/с для интерфейса типа EIDE; до 80 Мбайт/с и более для современных интерфейсов типа IEEE 1394 и Serial ATA.

Кроме скорости передачи данных с произ-тью диска напрямую связан параметр среднего времени доступа. Он определяет интервал времени, необходимый для поиска нужных данных, и зависит от скорости вращения диска. Для дисков вращающихся с частотой 5400 об/мин, среднее время доступа составляет 9-10 мкс, для дисков с частотой 7200 об/с – 7-8 мкс. Изделия более высокого уровня обеспечивают среднее время доступа к данным 4-6 мкс.

1. НГМД – устр-во для записи/чтения данных на гибкий пластиковый диск, покрытый магнитным слоем. Состоит из двух двигателей, один из которых вращает диск (360 об/мин), а другой (шаровый) передвигает головки чтения/записи по концентрическим окружностям (трекам). Второй двигатель – электромагнит. Диски свободно вставляются и вынимаются. НГМД часто называют дисководом. Различают два типа НГМД по размеру рабочего диска: 5,25“ (называют пятидюймовые) и 3,5” (называют трехдюймовые). Кол-во записываемых данных зависит как от накопителя, так и от самого диска. На 5-дюймовых записывают данные объемом от 180 Кб до 1,2 Мб. На 3-дюймовых – от 720 Кб до 1,44 Мб. На ПК обычно устанавливают один 3-дюймовый дисковод, 5-дюймовые дисководы остались только на старых комп-ах. Часто называют floppy-дисководом, потому что он работает со свободно висящим диском (floppy - свободно висящий). Гибкий магнитный диск – диск из гибкой пластмассы в защитной пластмассовой упаковке, в кот прорезаны отверстия для подхода магнитных головок ввода/вывода. Диск покрыт магнитным составом. Часто называется флоппи-диском или дискетой. Широко распространены диски размером 3,5 и 5,25 дюйма в диаметре. Предназначен для длительного хранения данных, используется для хранения резервных копий а переноса данных с одного комп-а на другой. Для чтения/записи требуются соотв дисководы. Данные записываются по концентрическим окружностям – дорожкам, трекам.

2. CD-ROM – устр-во, позволяющее только считывать данные с компакт-диска, именно поэтому на англ языке он наз-ся CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory – компакт-диск только для чтения памяти). Представляет собой двигатель для вращения диска, генератор лазерного луча и преобразователь отраженного лазерного луча в электрические сигналы, соответствующие 0 и 1. На компакт-диск в стационарных условиях предварительно записываются данные в виде микроскопических мест, отражающих или рассеивающих лазерные лучи и расположенных последовательно на одной спиралевидной дорожке. Процесс чтения происходит след образом: на дисковод устанавливается носитель (компакт-диск), этот диск начинает вращаться относительно лазерной головки; луч лазера попадает на диск и отражается с разной интенсивностью в зависимости от того, попал он на отражающую или на рассеивающую поверхность; отраженный луч попадает на фотодиод, с помощью которого импульсы света превращаются в нули и единицы. Накопитель CD-ROM имеет высокую скорость передачи данных. Такие накопители наз-ся оптическими. Технологию CD-ROM изобрел в 1965 г. Джеймс Рассел. CD-RW – устр-во для чтения и записи данных на компакт-дисках. От англ Compact Disk-ReWritable. DVD-ROM/RW – устр-во для чтения / чтения и записи данных на DVD-дисках (от англ DVD – Digital Video Disk). Используются лазеры с более короткой длиной волны, чем в CD-ROM. Диск может быть двухслойным и двухсторонним, что позволяет увеличить емкость. Емкость CD-диска может достигать 700 Мб, DVD-диска – 8 Гб и более.

• Устройств ввода информации:

1. клавиатура – устр-во для ручного ввода данных в комп. Клавиатуры различают кол-вом клавиш. Стандартным для IBM-подобных комп-ов явл-ся клавиатура со 101 клавишей, где выделены блоки: функциональных клавиш (F1-F12); букв, цифр и вспомогательных символов; клавиш управления курсором; цифровой клавиатуры (дублируется для удобства ввода). При каждом нажатии клавиши в процессор посылается не код символа, нарисованный на клавише, а код клавиши, которой затем программным путем связывается с символом. Такой подход позволяет гибко менять набираемые символы. Клавиатура подключается к магистрали через контроллер, кот расположен на системной плате, а его разъем выведен на заднюю панель системного блока.

2. мышь – манипулятор, позволяющий выбирать данные на дисплее, вводить графические данные. Представляет собой позиционирующее устройство из шара и двух оптических датчиков (оси X и Y), а также двух основных кнопок. Шар заставляет курсор перемещаться по экрану, а кнопки играют роль клавиш Enter (ввод) и Esc (выход). Удобство применения мыши заключается в непосредственном доступе к каждой точке экрана. Устр-во изобретено Дугом Энгельбартом в 60-е гг ХХ века в США. Название устр-во получило за свое сходство с настоящей мышью, за счет хвоста – провода, соединяющие устр-во с системным блоком. Манипуляторы различаются по разрешающие способности, т.е. минимальному перемещению, кот распознается (обычно 400 dpi [точек на дюйм]). Подключается к одному из последовательных портов комп-а.

3. сканер – реализует оптический ввод изображений, представленных в виде фотографий, рисунков, слайдов, а также текстовых документов и их преобразование в цифровую форму. Сканируемое изображение освещается белым светом (черно-белые сканеры) или тремя цветами (красным, синим и зеленым). Отраженный свет проецируется на линейную матрицу фотоэлементов, кот движется, послед-но считывает изображение и преобразует его в двоичный код. В результате исходное изображение преобразуется в графический файл. Существуют планшетные и ручные сканеры. Разрешающая способность сканеров обычно составляет 600 dpi и выше. Сканеры подключаются с помощью спец контроллеров или непосредственно к параллельному порту комп-а. Системы распознования текстовой инфо позволяют преобразовать отсканированной текст из графическогоформата в текстовый. Такие системы способны распозновать текстовые документы на различных языках, представленные в различных формах (например, таблицах) и с различным качеством печати (начиная от машинописных документов).

• устройств вывода информации:

1. дисплея – устр-во визуального отображения данных. Дисплей используется для ввода и вывода данных. Принципы работы дисплея разные. Самое большое распространение в ПК получили дисплеи с использованием электронно-лучевых трубок (ЭЛТ). Дисплеи бывают также на плазменных панелях, жидких кристаллах, светодиодах. Для подключения дисплея к компьютеру необходим соответствующий адаптер. Дисплеи различаются по цвету изображения не одноцветные (монохромные) и цветные. Дисплей используется для управления компьютером, поэтому его часто называют монитором. От англ. Display- показывать.

2. принтер – устройство для выдачи данных из компьютера на бумаге, плёнке в удобном для чтения виде (твёрдой копии). Принтеры различаются по способу печати, назначению и количеству цветов печати. По способу печати делятся на матричные (ударные), термические, струйные и лазерные, по назначению- на переносные (для блокнотных ПК), персональные, учрежденческие, мини-типографии, по кол-ву цветов- одноцветные и цветные.

Основные характеристики: скорость печати (знак/с и страница/мин., качество печати (точка/дюйм).