Добавил:
polinakrasnoselskaya@mail.ru Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
БГУИР АОКТ 5 вариант (Образцова) 2018.docx
Скачиваний:
16
Добавлен:
05.01.2019
Размер:
837.45 Кб
Скачать

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ»

Институт информационных технологий

Специальность Программное обеспечение информационных технологий

Контрольная работа

По курсу Аппаратное обеспечение компьютерной техники

Вариант № 5

Студент-заочник 1 курса

Группы № 781074

ФИО Красносельская Полина Юрьевна

Минск, 2018

  1. Клавиатура, мышь. Устройства ввода графической информации, акустические, электромагнитные, оптические планшеты. Сенсорные экраны: резистивные, емкостные, проекционно-емкостные, экраны на поверхностных акустических волнах.

Устройства ввода графической информации находят широкое распространение благодаря компактности и наглядности способа представления информации для человека. Основными областями применения устройств ввода графической информации являются системы автоматизированного проектирования, обработки изображений, обучения, управление процессами, мультипликации и многие другие. К этим устройствам относятся сканеры, кодирующие планшеты (дигитайзеры), световое перо, сенсорные экраны, цифровые фотокамеры, видеокамеры, клавиатура компьютера, манипулятор "мышь" и другие.

Клавиатура – наиболее важное и универсальное устройство ввода информации в компьютер. Клавиатура обязательно входит в конфигурацию поставляемых персональных компьютеров. Чтобы каждому символу клавиатуры поставить в соответствие определенный байт информации, используют специальную таблицу кодов ASCII — американский стандарт кодов для обмена информацией, применяемой на большинстве компьютеров. Таблица кодировки определяет взаимное соответствие изображений символов на экране дисплея с их числовыми кодами.

Рисунок 1 - Клавиатура

Наиболее весомое и важное устройство ручного ввода информации — мышь. Мышь – это самое распространенное сегодня устройство для дистанционного управления графическими изображениями на экране. Мышь похожа на джойстик. Помимо традиционных мышек, подключенных к компьютеру тоненьким кабелем через последовательный порт или через специальный контроллер на плате расширения, некоторыми фирмами выпускаются перспективные беспроводные мышки. Ряд фирм выпускает мышки, передающих информацию с помощью инфракрасных лучей.

Рисунок 2 - Мышь

Планшет — это полуавтоматическое устройство ввода графической информации со свободно перемещаемым указателем координат. Планшет представляет собой некоторую ограниченную плоскость, полностью соответствующую по конфигурации рабочему полю экрана, но конструктивно с ним не связанную. Когда оператор "пишет" на поверхности планшета, положение соприкасающегося с ним контакта преобразуется в абсолютное значение координат формата экрана. Использование планшетов исключает необходимость наличия движущегося курсора на экране, так как изображение может воспроизводиться непосредственно в процессе рисования.

Одним из наиболее простых с точки зрения используемых физических принципов планшетов аналогового типа являются акустические, основанные на измерении времени распространения звуковой волны в твердом плоскостном звукопроводе. В таком планшете разрядник в зонде излучает ультразвуковой сигнал, который принимается ленточными микрофонами, расположенными на двух смежных сторонах планшета (рис. 3а). Акустические планшеты с тремя группами микрофонов (рис. 3б) могут выдавать трехмерную координатную информацию.

Рисунок 3 – Устройство акустического планшета

Электромагнитный планшет содержит координатную сетку из ортогональных изолированных проводников с одинаковыми промежутками. Если перо является передатчиком, а планшет – приемником, то перо содержит в своем корпусе катушку индуктивности. При соприкосновении наконечника пера с поверхностью планшета в катушке возникает электромагнитный импульс, который передается сетке планшета. Электронные схемы планшета сканируют горизонтальные и вертикальные проводник сетки и обнаруживают приблизительно точку появления сигнала. Затем электронные схемы уточняют позицию наконечника пера с помощью временных задержек между переданным и принятым сигналами.

Рисунок 4 – Электромагнитный планшет

Оптический планшет – средство отображения информации, служащее для представления знаковой и графической информации на картографическом фоне, вводимой посредством оптики. Это фактически, сканер в реальном времени. Перо представляет собой ручку с тушью, на кончике которой расположена маленькая камера, синхронно копирующая изображаемое на бумаге. 

Рисунок 5 – Перо оптического планшета

Сенсорный экран – устройство ввода информации, представляющее собой экран, реагирующий на прикосновение к нему. В современном мире, насыщенном продуктами высоких технологий, сенсорные экраны заняли достаточно широкую нишу. Они помогают нам получать информацию в доступном визуальном виде. В настоящее время разработано несколько типов сенсорных панелей, и каждая технология производства сенсорных панелей обладает своими преимуществами и слабыми сторонами.

Принцип действия резистивного сенсорного экрана заключается в следующем. Сенсорный экран состоит из стеклянной панели и гибкой пластиковой мембраны с нанесенными как на панель, так и на мембрану резистивным покрытием. Между стеклом экрана и гибкой мембраной равномерно распределены микроизоляторы, которые не позволяют контактировать проводящим поверхностям по активной области экрана. Когда на экран воздействуют, нажимая на него, резистивные покрытия панели и пластиковой мембраны между собой замыкаются и в точке соприкосновения изменяется удельное сопротивление, которое регистрируется контроллером панели и с помощью аналогово-цифрового преобразователя преобразовывается в координату точки прикосновения. К сильным сторонам резистивных экранов можно отнести простоту и малую стоимость, неплохую чувствительность, восприимчивость экрана к любым касающимся его предметам. Слабые стороны резистивных экранов – плохое светопускание, и плохая поддержка экраном множественных нажатий (мультитач). Вследствие конструктивных особенностей резистивные экраны не могут определить силу нажатия и подвержены механическому износу.

Рисунок 6 – Резистивный сенсорный экран

Поверхностно-емкостный экран (или упрощенно – емкостный) в основе своего принципа работы использует явление проводимости переменного тока предметом большой емкости. Конструктивно емкостный сенсорный экран состоит из стеклянной панели, покрытой прозрачным резистивным материалом. По углам емкостного экрана располагаются электроды, которые подают переменное напряжение на проводящий слой экрана. При прикосновении к экрану пальцем руки или другим токопроводящим предметом в точке прикосновения появляется утечка тока. Во всех четырех углах экрана расположены датчики, которые следят за изменением силы тока и регистрируют эти изменения, которые затем передаются в контроллер. Контроллер уже преобразовывает полученные от датчиков данные и вычисляет координаты точки прикосновения. Емкостные экраны неприхотливы к внешним условиям. К недостаткам следует отнести нечувствительность к диэлектрикам.

Рисунок 7 – Емкостный сенсорный экран

Принцип действия проекционно-емкостного экрана состоит в следующем: на внутреннюю сторону поверхности экрана наносится сетка электродов. При прикосновении к экрану нанесенный на поверхность электрод вместе с телом человека в точке прикосновения образует конденсатор. Для вычисления координат точки прикосновения изменяется емкость конденсатора в точке прикосновения, которое после обработки трансформируется в координаты точки касания. К особенностям проекционно-емкостных экранов относят большую прозрачность и широкий диапазон температур. Проекционно-емкостные экраны характеризуются долговечностью и вандалоустойчивостью. Индифферентны к непроводящему загрязнению рабочей поверхности.

Рисунок 8 – Проекционно-емкостный сенсорный экран

Конструктивно сенсорный экран на поверхностно-акустических волнах выполнен в виде стеклянной панели с расположенными по углам экрана пьезоэлектрическими преобразователями. Также по периметру панели экрана расположены отражающие и принимающие датчики. Реагирует на касание предметом, способным поглотить волну. К достаточно существенным недостаткам сенсорных экранов на поверхностно-акустических волнах следует отнести ложные срабатывания или сбои при наличии посторонних вибраций или при воздействии акустическими шумами, а также при загрязнении поверхности экрана. Любой посторонний предмет, находящийся на экране, полностью заблокирует его работу. Кроме того, вследствие конструктивных особенностей, экран регистрирует только прикосновения предметом, который поглощает акустические волны. Точность срабатывания сенсорного экрана на поверхностно-акустических волнах гораздо выше, чем резистивных, но ниже, чем на традиционных емкостных. Для рисования или ввода текста они не пригодны.

Рисунок 9 – Сенсорный экран на поверхностно-акустических волнах

  1. Структура интерфейсов современного компьютера. Понятие чипсета, назначение северного и южного моста. Понятие системной шины. Принцип организации и технические характеристики современных системных интерфейсов: FSB, DMI, QPI, HyperTransport.

Интерфейс – совокупность средств сопряжения и связи, обеспечивающая эффективное взаимодействие систем или их частей. В интерфейсе обычно предусмотрено сопряжение на двух уровнях: механическом и логическом. Все интерфейсы ЭВМ можно разделить на внутримашинные и внешние. Внутримашинный интерфейс – система связи и сопряжения узлов и блоков компьютера между собой, внешние интерфейсы обеспечивают связь компьютера с внешними устройствами и другими компьютерами. Внутримашинный интерфейс представляет собой совокупность электрических линий связи, схем сопряжения с компонентами компьютера, протоколов передачи и преобразования сигналов. Существуют два варианта организации внутримашинного интерфейса: многосвязный интерфейс (каждый блок ПК соединен с прочими блоками своими локальными проводами) и односвязный интерфейс (все блоки ПК связаны друг с другом через общую, или системную, шину).

Микропроцессоры, устанавливаемые на материнской плате, в определенном диапазоне моделей можно менять, а главным несменяемым функциональным компонентов системных плат является набор системных микросхем (чипсет). От типа установленного на системную плату набора системных микросхем зависят многие важные характеристики ПК. Чипсеты определяют во многом тактовую частоту шин системных плат, обеспечивают надлежащую работу микропроцессора, системной шины, интерфейсов взаимодействия с оперативной памятью и другими компонентами ПК. Тип набора в основном определяет функциональные возможности платы: типы поддерживаемых процессоров, структуру и объем кэш-памяти, возможные сочетания типов и объемов модулей памяти, поддержку режимов энергосбережения, возможность программной настройки параметров и т.д.

Рисунок 10 – Чипсет

Современные системные наборы состоят из двух базовых микросхем с условными именами северный мост и южный мост. Северный мост обеспечивает управление четырьмя компонентами: шиной оперативной памяти, интерфейсными шинами PCI, APG и системной шиной микропроцессора. Южный мост имеет в своем составе контроллеры (адаптеры) дисководов, клавиатуры, мыши, управляет интерфейсными шинами IDE/ATA, SCSI, USB, SATA, SAS, IEEE 1284, PCI Express x1, его часто называют функциональным контроллером.

Рисунок 11 – Структура чипсета

Системная шина – основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. Системная шина обеспечивает три направления передачи информации: между микропроцессором и основной памятью, между микропроцессоров и портами ввода-вывода внешних устройств, между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти). Все блоки, а точнее их порты ввода-вывода, через соответствующие унифицированные разъемы (стыки) подключаются к шине единообразно: непосредственно или через контроллеры (адаптеры). Управление системной шиной осуществляется микропроцессоров либо непосредственно, либо, что чаще, через дополнительную микросхему контроллера шины, формирующую основные сигналы управления. Обмен информацией между внешними устройствами и системной шиной выполняется с использованием ASCCII-кодов.

Рисунок 12 – Системная шина

FSB – это шина, которая используется для обмена информацией между процессором и устройствами системного блока (оперативная память, порты ввода-вывода, видеокарта, жесткий диск и др.) компьютера. Наиболее часто можно встретить систему организации внешнего интерфейса процессора, которая предполагает, что параллельная мультиплексированная процессорная шина, носящая название FSB, соединяет процессор (порой два процессора, четыре или даже больше) и системный контроллер, который обеспечивает доступ к оперативной памяти и внешним устройствам. Этот системный контроллер обычно называется «северным мостом». Он, наряду с «южным мостом», входит в состав набора системной логики, который, однако, чаще фигурирует под названием «чипсет». Системный контроллер имеет в своём составе контроллер ОЗУ, а также контроллеры шин, к которым подключаются периферийные устройства. Таким образом, FSB работает в качестве магистрального канала между процессором и чипсетом. Как правило, процессор и шина имеют одну и ту же базовую частоту, которая называется опорной или реальной. В случае процессора его конечная частота определяется произведением опорной частоты на определенный множитель. Вообще говоря, реальная частота FSB обычно является основной частотой материнской платы, при помощи которой определяются рабочие частоты всех остальных устройств. В настоящее время данная шина считается устаревшей и постепенно заменяется более новыми – QuickPath и HyperTransport.

DMI — интерфейс управления настольными компьютерными системами. Служит для сбора информации о составе и работе компьютеров сети с целью накопления статистики или ведения базы данных по компьютерам организации. Поддержка DMI может быть также встpоена в системный BIOS, что облегчает операционной системе отслеживание изменений в аппаратной конфигурации компьютера. DMI позволяет настольным компьютерам, hardware и software продуктам и периферийным устройствам — будь это stand-alone система или подключенный к сети компьютер, быть управляемым и, если можно так выразиться, разумным, поскольку позволяет согласовывать требования к системным ресурсам. Архитектура DMI состоит из сервисного слоя — локальной программы, которая собирает информацию и обрабатывает ее в определенном формате базы данных, а затем направляет эту информацию в управляющие приложения по требованию. Передача этой информации контролируется посредством Management Interface (MI). Передача информации управляемым продуктам контролируется посредством Component Interface (CI).

Очередной шаг в совершенствовании научно-технического процесса был обозначен инженерами компании Intel созданием нового типа системной шины QPI. Она заключается в интегрированном контроллере памяти и быстрой последовательной шины P2P для доступа к распределенной и разделяемой памяти. Результатом модернизации технологии FSB было создание шины нового поколения – QPI. Общая пропускная способность данного нового вида системной шины достигает невероятных (для предшественников) значений в 25.6 ГБ/с. В настоящее время системную шину QPI используют, в основном, для серверных решений. Связано это обстоятельство с тем, что QPI приобретает максимальную эффективность (и КПД) именно в загруженности пересылкой данных в оба направления, как в случае с многосокетными рабочими станциями или, собственно, серверами. Как показывают тесты, для пользовательских машин использовать решения на основе QPI нецелесообразно, так как даже намеренное снижение пропускной способности QPI в 2 раза никоим образом не влияет на получаемые результаты в тестах, даже при условии использования связки из 3 наиболее производительных графических адаптеров.

Высокоскоростная шина ввода-вывода HyperTransport предназначена для использования в компьютерных системах, прежде всего в качестве внутренней локальной шины. Как и многие современные интерфейсы, шина HyperTransport организована на различных уровнях. На физическом уровне шина представлена линиями данных, управления, тактовыми, а также контроллерами и стандартными электрическими сигналами. На уровне передачи данных определяется порядок инициализации конфигурирования устройств, установления и прекращения сеанса связи, циклического контроля адекватности данных. На уровне протокола определены команды выделении виртуальных каналов связи , правила управления потоками данных. На уровне транзакции команд протокола конкретизированы управляющие сигналы например чтения или записи на диск. На уровне сессии определены правила управления энергопотребления и прочие команды общего характера. Организация шины HyperTransport имеет ширину канала в 32 бита и имеет 197 выводов. Физически технология HyperTransport базируется на низковольтных дифференцированных сигналах. Для всех линий (данных, управления, тактовых) используются шины с дифференцированным сопротивлением 100 Ом. Уровень сигнала составляет 1,2 В. Длина шина может достигать 24 дюйма (61 см) при полосе пропускания одной линии до 800 Мбит/с. Важной особенностью технологии HyperTransport является совместимость с устройствами PCI на уровне протоколов. То есть производителям оборудования не придется писать новых драйверов.