5.2.4. Устройства вывода информации

Подсистема вывода информации представлена устройствами, предназначенными для вывода информации из ЭВМ в виде, понятном для восприятия человеком. К таким устройствам относятся дисплеи, принтеры и плоттеры. Дисплей (монитор) является стандартным устройством вывода, остальные - нестандартными.

В ПК реализованы два способа отображения информации на дисплее: текстовый и графический. В текстовом режиме (text mode) компьютер обращается к экрану как к совокупности отдельных ячеек стандартного размера, в каждую из которых может быть помещена буква, цифра или специальный символ..

В графическом режиме (graphics mode) компьютер обращается к экрану не как к совокупности ячеек символов, а как к массиву точек (пикселов) - наименьших компонентов изображения. Работая таким образом, ПК может отображать на экране графики и сложные иллюстрации.

Количество точек, выводимое на экран, определяет разрешающую способность дисплея. Вывод изображения осуществляется путем управления цветом и яркостью каждой из точек экрана. Скорость вывода и обработки изображения в этом режиме минимальна, а используемое программное обеспечение достаточно сложно. Разрешающая способность экрана в графическом режиме зависит от объема памяти, устанавливаемой на контроллере дисплея (видео-адаптере).

Принтер (печатающее устройство, printer) предназначен для вывода информации на бумагу. Все принтеры могут выводить текстовую информацию, а некоторые и графическую.

Существуют типы устройств, отличающихся по способу, скорости и качеству печати: последовательно-печатающие устройства, построчно-печатающие устройства, постранично-печатающие устройства.

По используемой технологии выделяют следующие типы принтеров: матричные, шрифтовые, струйные, термопринтеры, лазерные принтеры

Плоттеры (plotter, графопостроитель). Устройства, выполняющие вывод графической информации на бумажный носитель, называются графопостроителями, или плоттерами.

Звуковые карты - устройства для вывода аудиоинформации.

5.2.5. Внешние запоминающие устройства

Подсистема хранения данных представлена внешними запоминающими устройствами, предназначенными для долговременного хранения программ и данных. Эти устройства выполняются в виде накопителей, носителями информации в которых могут выступать диски и ленты. Накопители могут быть со сменными носителями информации и стационарными носителями информации. ВЗУ по способу доступа к информации подразделяются на два вида:

• устройства прямого (произвольного) доступа;

• устройства последовательного доступа.

Накопители на дисках (disk drive) являются устройствами прямого доступа, поскольку позволяют непосредственно обратиться к любому месту дискового пространства. Накопители на магнитных лентах (НМЛ, tape drive) являются устройствами последовательного доступа, потому что доступ к нужной информации требует предварительного просмотра всей предыдущей.

В настоящее время существует достаточно большое количество типов ВЗУ прямого доступа среди которых можно выделить накопители на гибких магнитных дисках (НГМД).

Носителем информации в НГМД являются гибкие магнитные диски (гибкие диски, floppy disk, diskette, flexi-disk). Гибкий магнитный диск представляет собой круглый диск из полиэфирной подложки с нанесенным на нее магнитным покрытием, помещенный в плотный конверт, на внутреннюю поверхность которого нанесено очищающее покрытие. В конверте сделана радиальная прорезь, через которую головки записи/считывания накопителя получают доступ к диску. На одной из кромок конверта имеется прорезь блокировки записи, при заклеивании которой запись информации на диск невозможна. В настоящее время распространение получили диски 3,5 дюйма (89 мм). Последние помещены в жесткий пластиковый конверт, имеющиеся прорези для доступа головок к диску закрыты подпружиненной защитной крышкой.

Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД). Жесткие магнитные диски отличаются от гибких тем, что их подложка изготовлена из алюминиевого сплава.

Благодаря усовершенствованной конструкции, жесткий диск вращается с гораздо большей скоростью, чем гибкий, - более 3600 об./мин по сравнению с 300 об./мин. Зазор между головкой и поверхностью диска меньше, а скорость перемещения головок выше, что позволяет хранить информацию на жестком диске в более плотном формате, тем самым многократно увеличивая ее объем. Жесткие магнитные диски могут иметь до 1024 дорожек, разделенных обычно на 17 (34) секторов. Скорость перемещения головок также намного выше, что, в свою очередь, сокращает время доступа к блокам информации на диске.

Достоинствами жесткого диска является большая информационная емкость и малое время доступа для получения информации.

Современные конструкции НЖМД предусматривают использование пакета жестких дисков, который представляет собой не один, а несколько металлических дисков, размещенных на одной оси и заключенных в металлический корпус ("Винчестерские диски", винчестеры). Поверхности дисков покрыты магниточувствительным слоем, причем каждая из поверхностей имеет свою головку чтения/записи, закрепленную на общем приводе. Если на диске используются обе стороны одной или большего числа пластин, то для обозначения дорожек, имеющих совпадающие вертикальные проекции, применяется термин цилиндр.

Винчестерские диски разнообразны по своим характеристикам. Их информационная емкость колеблется от 1 Гб до 260 Гб, а время доступа к тому или иному блоку данных варьирует в пределах 35 - 6 мс. Как правило, чем больше информационная емкость диска, тем меньше время доступа. Это существенно потому, что жесткие диски большого объема обычно устанавливают на наиболее совершенные и быстродействующие ПК, где замедление времени доступа к дисковой информации будет существенно снижать производительность системы в целом.

Помимо винчестерских дисков, широко используемых на ПК, разработаны и применяются другие виды жестких магнитных дисков.

Накопители на сменных жестких дисках (removable hard disk drive). Накопитель использует 3.5 дюймовые картриджи (cartridge) с жесткой металлической основой, изготовленные по винчестерской технологии, имеющие емкость 110, 270, 650 Мбайт или 1.3 Гбайт. Другой вид накопителей использует 5.25 дюймовые диски емкостью 44.88 или 200 Мбайт. Скорость вращения - 3 тыс. оборотов в минуту, среднее время доступа -13.5-20 мс.

Накопители на компакт-дисках. Эти накопители используют компакт-диски (CD-ROM - Compact Disk, Read Only Memory). Закодированная информация наносится на оптический компакт-диск лазерным лучом, который создает на его поверхности микроскопические впадины, разделенные плоскими участками. Накопители на этих дисках не имеют возможности записывать информацию. Несмотря на это, оказалось очень удобным записывать на такие диски большие объёмы не стираемой информации (библиографическую информацию библиотек, архивы научно-исследовательских институтов и т.п.).

Кроме CD-ROM появились дозаписываемые компакт-диски (CD-R) и перезаписываемые компакт-диски (CD-W). Эти модификации дисков читаются на всех приводах CD, а для записи требуют специальных устройств (CD-Writer).Емкость таких носителей составляет 650, 700 и 800 Мб.

Ведутся работы по созданию компакт-дисков большей емкости, в частности, предложены Double Density CD (диски двойной плотности, емкостью 1,3 Гбайт), MultiLevel CD (диски с многоуровневой записью емкостью 2 Гбайта)и др. В уменьшении длины волны лазера видят свой резерв создатели компакт-дисков высокой емкости – 4,7 Гб (CD-F).

В конце 1990-х годов появились компакт-диски нового поколения — DVD (Digital Versatile Disc — цифровой многоцелевой диск) с большой емкостью, которые применяются для записи полнометражных фильмов, звука сверхвысокого качества и мультимедийных компьютерных программ. Существуют несколько вариантов DVD, отличающихся по емкости: односторонние, двусторонние, однослойные и двухслойные.

Односторонние однослойные DVD-диски имеют емкость 4,7 Гбайт информации, двухслойные — 8,5 Гбайт, двухсторонние однослойные вмещают 9,4 Гбайт, двухсторонние двухслойные — 17 Гбайт. В настоящее время существуют четыре технологии, претендующие на «мировое господство» в сфере устройств хранения информации на сменных оптических дисках: DVD-R, DVD-RW, DVD-RAM и DVD+RW.

Магнитооптические диски. Объединяют достижения магнитной и оптической технологий. Поверхность носителя покрыта магнитным материалом, который при обычной температуре не может быть перемагничен. При нагревании до температуры Кюри (около 145 градусов) соответствующий участок носителя может быть перемагничен. Данные с носителя считываются при помощи луча лазера, но уже меньшей мощности. Обычно запись идет в два прохода, сначала стирается старая информация, на следующем проходе записывают новую. В новых моделях стали использовать однопроходную запись. У магнитооптического диска используется две стороны. Размер - 5.25, емкость - 4.6 Гбайта, время доступа к данным - не более 17 мс.

В качестве перспективных устройств хранения данных можно отметить сверхминиатюрные дисковые накопители Microdrive (емкость до 4,3 Гб) и модули флэш-памяти (емкостью 128, 256, 512 Мб и 1Гб).

Накопители на магнитной ленте (Tape drives). Магнитная лента - один из старейших носителей информации, используемых в вычислительной технике. Ее непревзойденным и поныне достоинством является относительная простота записи и считывания информации, компактности ее расположения при большой емкости, а также низкая стоимость носителя в пересчете на единицу хранимой информации.

Стример (streamer) - накопитель на магнитной ленте, использующий специальные кассеты (картриджи), позволяющие защитить носитель информации от воздействий внешней среды. Наиболее часто используются четвертьдюймовые картриджи (quarter inch cartridge, QIC), 8-миллиметровые и 4-миллиметровые картриджи DAT (digital audio tape).