63

Ответы на экзаменационные билеты

по предмету

«Аппаратное обеспечение ЭВМ»

Билет № 1

1. РС – совместимые компьютеры. История развития.

Создание электронно-вычислительных машин в середине ХХ в. по праву относят к числу самых выдающихся достижений в истории человечества. Вычислительная техника расширила интеллектуальные возможности человека и превратилась в один из решающих факторов научно-технического прогресса. При этом её развитие неразрывно связано с развитием техники и технологии в ряде промышленных отраслей. История использования механических и полуавтоматических средств для арифметических операций насчитывает не одно тысячелетие. Первые вычислительные устройства были созданы ещё в Древней Греции. В 1642 г. французский математик Блез Паскаль (1623 – 1662) создал механический арифмометр, позволявший выполнять четыре арифметических действия. Немецкий философ и математик Готфрид Вильгельм фон Лейбниц (1646 – 1716) изобрёл механическую счётную машину, выполняющую сложение и умножение. Англичанин Чарльз Бэббидж (1792 – 1871) разработал концепцию вычислительной машины с гибкой схемой программирования и запоминающим устройством. Программы вводились с помощью перфокарт – карточек из плотного материала, на которых информация представлялась в виде комбинации отверстий и хранилась в «складе» (памяти) в виде исходных данных и промежуточных результатов. Наиболее стремительным и последовательным развитием и внедрением вычислительных устройств ознаменовалась первая половина ХХ в. Возможность создания универсальной вычислительной машины обосновал английский математик Алан Матисон Тьюринг (1912 – 1954). В 1943 г. американец Говард Эйкен на основе уже созданных к этому времени электромеханических реле сконструировал и изготовил на одном из предприятий фирмы IBM вычислительную машину, названную «Марк-1». Применение Электронных ламп при создании первых вычислительных машин способствовало прогрессу в этой области. В 1946 г. в США группой специалистов под руководством Джона Мочли и Преспера Экерта была создана первая вычислительная машина на основе электронных ламп, названная ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer – электронный числовой интегратор и вычислитель) и предназначенная для баллистических расчётов. Для выполнения других вычислений требовалось практически заново перестраивать машину. В 1949 г. был создан компьютер, в котором нашли воплощение принципы построения логической схемы вычислительной машины выдающегося математика Джона фон Неймана (1903 – 1957). Эта машина использовала гибкую запоминаемую программу, которую можно было изменять, не перестраивая всей машины. Компьютеры на электронных лампах были громоздкими и стоили очень дорого, поэтому были доступны только крупным компаниям и учреждениям. Изобретение в 1948 г. транзисторов, заменивших в компьютерах электронные лампы, развитие технологии их массового производства способствовали во второй половине 1950-х гг. существенному усовершенствованию, уменьшению размеров компьютеров и снижению их стоимости. Если компьютеры на электронных лампах занимали целые залы, то первый мини-компьютер, выпущенный фирмой Digital Equipment в 1956 г., был размером всего лишь с холодильник. Следующий шаг по пути миниатюризации и совершенствования компьютеров был связан с изобретением интегральных схем. В 1959 г. Роберт Нойс, впоследствии основатель фирмы Intel, предложил создавать на одной пластинке, как сами транзисторы, так и все соединения между ними, так называемые интегральные схемы, или чипы. Первый компьютер на интегральных схемах выпустила в 1968 г. фирма Burroughs. В 1970 г конструкторы фирмы Intel создали интегральную схему, аналогичную по своим функциям центральному процессору большой ЭВМ. Первый микропроцессор был способен одновременно обрабатывать только 4 бита информации. Но уже в 1973 г. был выпущен 8-битовый микропроцессор Intel-8008, а в 1974 г. – усовершенствованный вариант Intel-8080, который до конца 1970-х гг. стал стандартом для индустрии микрокомпьютеров. На базе Intel-8080 в 1975 г. был создан первый коммерчески распространяемый компьютер «Альтаир 8800», ещё не укомплектованный клавиатурой и монитором, с оперативной памятью 256 байт. Персональный компьютер «Альтаир» завоевал популярность благодаря тому, что Пол Ален и Билл Гейтс (будущие основатели фирмы Microsoft) создали для него интерпретатор языка Basic, что позволило пользователям достаточно просто общаться с компьютером. Компьютеры стали продаваться уже в полной комплектации, с клавиатурой и монитором. Спрос на них год от года увеличивался. В 1979 г. фирма IBM (International Business Machine Corporation) вышла на рынок персональных компьютеров. При этом было решено не создавать принципиально новый персональный компьютер, а использовать блоки, изготовленные другими фирмами. В качестве основного микропроцессора компьютера был выбран новейший тогда 16-разрядный микропроцессор Intel-8088 с ёмкостью памяти 1 Мб, использовались комплектующие различных фирм, а программное обеспечение было поручено разработать небольшой тогда фирме Microsoft. В августе 1981 г. состоялась официальная презентация нового компьютера под названием IBM PC, который быстро занял ведущее место на рынке, став стандартом персонального компьютера. Сейчас компьютеры, совместимые с IBM PC, составляют более 90% всех производимых в мире персональных компьютеров.

2. Мышь. Параметры и разновидности мышей.

Мышь, как и клавиатура, является важнейшим средством ввода информации. Особенно возросла её роль с появлением графических оболочек, поскольку мышь стала необходимой для эффективной работы на ПК с соответствующим программным обеспечением. Управление с помощью несложных процедур: выбор, щелчок (или двойной щелчок) на объекте в виде пиктограммы, символа или пункта меню – зачастую позволяет обходиться без использования клавиатуры. Мышь как датчик перемещения была изобретена в 1968 г. Дугласом Энгельбартом. Но неотъемлемой составляющей компьютера Apple Macintosh она стала в конце 1970-х гг., поскольку именно этот компьютер был укомплектован полноцветным графическим интерфейсом, где пользователь отдавал команды, щелкая мышью по значкам-пиктограммам. Поскольку ПК получил такой интерфейс позже, мышь в составе ПК появилась только в середине 1980-х гг. По принципу действия мыши подразделяются на оптико-механические и оптические.

По принципу подключения к компьютеру мыши можно подразделить на проводные, связанные с компьютером электрическим кабелем («хвостатые» мыши), и бесконтактные (беспроводные, «бесхвостые»). Беспроводные мыши – это инфракрасные или радиомыши.

Инфракрасная мышь функционирует аналогично пульту дистанционного управления телевизора. Радиомышь обеспечивает передачу информации от мыши с помощью радиосигнала. Расстояние от приемника до мыши может составлять до 1,5 м. Питание радиомыши осуществляется от батареек в ее корпусе. Для нормального функционирования мыши необходимо обеспечить ее свободное перемещение по плоской поверхности, в качестве которой обычно применяются специальные коврики (Mouse Pad). Функциональное назначение кнопок мыши различно и зависит от выполняемого приложения. Помимо кнопок многие мыши оборудованы специальными устройствами для быстрой прокрутки (скроллинга) окон. Наиболее удобным и простым является скроллинг с помощью колес, которым обеспечиваются отдельные модели. Наряду с эргономическими клавиатурами на компьютерном рынке появились эргономические, причудливо изогнутые мыши, форма которых призвана снизить нагрузку на кисть пользователя. Основными производителями являются компании Microsoft, Mitsumi, A4Tech, Logitech и KEY Systems (торговая марка мышей Genius).

Билет № 2

1. Струйные принтеры. Принцип работы, достоинства и недостатки

Первой фирмой, изготовившей струйный принтер, является Hewlett-Packard.

По принципу действия струйные принтеры отличаются от матричных безударным режимом работы за счет того, что их печатающая головка представляет собой набор не игл, а тонких сопел, диаметры которых составляют десятые доли миллиметра. В этой же головке установлен резервуар с жидкими чернилами, которые через сопла, как микрочастицы, переносятся на материал носителя. Хранение чернил обеспечивается двумя конструктивными решениями. В одном из них головка принтера объединена с резервуаром для чернил, причем замена резервуара с чернилами одновременно связана с заменой головки. Другое предусматривает использование отдельного резервуара, который через систему капилляров обеспечивает чернилами головку принтера.

В струйных принтерах в основном используются следующие методы нанесения чернил:

-пьезоэлектрический (Подобные устройства в основном выпускают компании Epson, Brother.),

Хотя струйный принцип печати известен уже давно, устройства с его использованием не нашли бы столь широкого применения, если бы не изобретение, ставшее основой для распространения струйной технологии. Первый и основной патент на нее принадлежит компании Canon. Hewlett-Packard также владеет рядом важных патентов в этой области, она создала первый струйный принтер с использованием пузырьковой технологии ThinkJet в 1985 г. Путем обмена лицензиями эти две компании получили подавляющее преимущество над конкурентами — сейчас им принадлежит 90 % европейского рынка струйных принтеров.

-метод газовых пузырей и метод «Drop-on-Demand» (Метод газовых пузырей является термическим и называется методом инжектируемых пузырьков (Bubble-Jet), или пузырьковой технологией. Последовательность нанесения чернил с использованием пузырьковой технологии печати. Эту технологию использует фирма Canon.).

Кроме того, использование пузырьковой технологии позволяет добиться более высокой разрешающей способности печати. Однако, обеспечивая высокое качество при прорисовке линий, данный метод имеет недостаток при печати областей сплошного заполнения, поскольку они получаются несколько расплывчатыми. Применение струйных принтеров, механизм печати которых основан на методе газовых пузырей, целесообразно при необходимости распечатки графиков, гистограмм и других видов графической информации без полутоновых графических изображений. Для получения более качественной печати следует выбирать струйные принтеры, реализующие метод Drop-on-Demand.

-Метод Drop-on-Demand, разработанный фирмой Hewlett-Packard, использует, так же как и метод газовых пузырей, нагревательный элемент для подачи чернил из резервуара на бумагу. Однако в методе Drop-on-Demand для подачи чернил дополнительно применен специальный механизм, в то время как в методе газовых пузырей данная функция возложена исключительно на нагревательный элемент.

Технология Drop-on-Demand обеспечивает наиболее быстрое нанесение чернил, что позволяет существенно повысить качество и скорость печати. Цветное представление изображения в этом случае более контрастно.

В цветной печати в настоящее время преобладает струйная технология. Печатающие головки могут быть цветными и иметь соответствующее число групп сопел. Для создания полноцветного изображения используется стандартная для полиграфии цветовая схема CMYK. Согласно этой схеме цветное изображение формируется при печати наложением один на другой трех основных цветов: зелено-голубой (Cyan), пурпурный (Magenta) и желтый (Yellow). Теоретически их наложение должно давать черный цвет, но на практике в большинстве случаев получается серый или коричневый Поэтому в качестве четвертого основного цвета добавляют ведущий цвет Key — черный (Black). Такую цветовую модель называют CMYK (Cyan-Magenta-Yellow-Key). Оттенки различных цветов могут быть получены путем сгущения или разрежения точек соответствующего цвета в фрагменте изображения (аналогичный способ используется для получения различных оттенков серого цвета при выводе монохромных изображений). Качество струйной цветной печати таково, что полученный полноцветный плакат практически невозможно отличить от изданного в типографии.

Уровень шума, создаваемый только двигателем, управляющим головкой струйного принтера, значительно ниже, чем у матричных принтеров, и составляет около 40 дБ.

При черновой печати струйный принтер по скорости значительно превосходит матричный. При печати в режиме с типографским качеством скорость значительно снижается. Цветная печать выполняется с еще меньшей скоростью. Отдельные модели струйных принтеров обеспечивают скорость до 15 страниц в минуту.

Разрешение струйных принтеров при печати графики достигает 2400x1200 dpi.

Для моделей струйных принтеров с большим числом сопел характерно достижение качества печати лазерного принтера. Большое влияние на качество струйной печати оказывает качество бумаги и чернил.

Бумага для струйных принтеров с плотностью от 60 до 135 г/м² позволяет получить достаточно высокое качество печати, причем может быть использована бумага для ксероксов (80 г/м²). В струйных принтерах, в отличие от матричных, бумага в рулоне не применяется, а несколько копий на струйном принтере можно получить только с помощью многократной печати одного и того же документа.

Основным недостатком струйных принтеров является засыхание чернил внутри сопла. В этом случае необходимо заменять печатающую головку. Принтеры некоторых типов нельзя выключать во время эксплуатации, поскольку в головке, оставшейся в промежуточной позиции, происходит интенсивное засыхание чернил. Многие модели струйных принтеров имеют режим парковки, при котором печатающая головка возвращается в исходное положение внутри принтера, что предотвращает засыхание чернил. В некоторых струйных принтерах имеются специальные устройства очистки сопел.