Билет № 6
1. Сканеры. Определение. Области применения.
Цифровое представление изображения в сканерах.
Основной принцип работы сканера.
Сканер - это электронно-механическое устройство, предназначенное для перевода аналоговой графической информации в цифровой вид для последующего ее хранения, редактирования или вывода на печать.
Сканеры находят применение в различных областях деятельности. Например, для тех, кто занимается переводом бумажных архивов в электронную форму, сканер является самым важным внешним устройством компьютера
Сканер при считывании изображения представляет его (дискретизирует) в виде совокупности отдельных точек (пикселей) разного уровня оптической плотности — основной характеристики изображения Информация об уровнях оптической плотности этих точек анализируется, преобразуется в двоичную цифровую форму и вводится для дальнейшей обработки в систему. Анализ изображения осуществляется методом сканирования (отсюда название устройства — сканер).
Кратко остановимся на физических принципах, которые используются в их работе.
Основной принцип работы сканера состоит в следующем. Свет от лампы сканера, отражаясь от объекта сканирования или проходя через него, определенным образом попадает на приемный элемент – светочувствительную матрицу, в которой происходит преобразование интенсивности падающего света в электрический заряд пропорциональной величины. Затем множество зарядов преобразуется в цифровую форму и обрабатывается сначала электроникой сканера, а затем программой компьютера.
2. Шина USB, ее версии, производительность. Архитектура,
топология.
1. Последовательная передача данных.
2. Полудуплексный режим передачи.
3. Принцип действия – сетевой с маркерным доступом.
4. Максимальное количество подключаемых ПУ – 127.
5. Скорость передачи: USB1 - 1,5 Мбит/сек, низкая сорость(LS)
12 Мбит/сек,полная скорость(FS)
USB2 - 480 Мбит/сек,высокая скорость(HS)
USB3 – 5 Гбит/сек
6. Наличие автоконфигурации.
7. Горячее подключение.
8. Возможно питание от шины.
9. Топология шины – многоуровневая звезда.
Центром каждой звезды является хаб, каждый кабельный сегмент соединяет две точки — хаб с другим хабом или с функцией. В системе имеется один (и только один) хост-контроллер, расположенный в вершине пирамиды устройств и хабов. Хост-контроллер интегрируется с корневым хабом (Root Hub), обеспечивающим одну или несколько точек подключения — портов. Контроллер USB, входящий в состав чипсетов, обычно имеет встроенный двухпортовый хаб. Логически устройство, подключенное к любому хабу USB и сконфигурированное, может рассматриваться как непосредственно подключенное к хост-контроллеру.
Билет № 7
1. Общая структура работы сканера. Процедура
сканирования. Механизм работы планшетного
сканера.
Процесс сканирования при анализе изображения заключается в том, что, перемещая сфокусированный световой луч, можно произвести поэлементное считывание двумерного изображения, рассчитанного на наблюдение в отраженном или проходящем свете. Световой поток, приобретающий при этом амплитудную модуляцию вследствие взаимодействия с изображением, можно собрать и преобразовать в электрический сигнал, пригодный для передачи, обработки и записи.
Для всех конструкций сканеров можно составить общую процедуру сканирования:
Разогрев осветительной лампы, (если не используются светодиоды).
Калибровка, в процессе которой выполняется автоподстройка преобразовательных каскадов.
Перемещение и позиционирование каретки.
Опрос элементов светочувствительной линейки и аналого-цифровое преобразование.
Накопление полученных данных в буфере сканера.
Передача данных в компьютер.
В качестве примера, на рис. 3 приведен механизм работы планшетного сканера.
Рис. 3. Механизм работы планшетного сканера: 1 — источник света; 2 — оригинал; 3 и 4 — зеркала; 5 — линза; 6 — линейка ПЗС; 7 — элементы линейки ПЗС.
Источник света 1, двигаясь, сканирует оригинал. Далее, при помощи зеркал 3 и 4 свет попадает в фокусирующую линзу 5 и затем на линейку ПЗС (микросхема на приборах зарядовой связи), где осуществляется преобразования света в электрические сигналы. Далее сигналы поступают на АЦП, а затем в выходной буфер сканера.
2. Хабы, их структура и функции. Физический интерфейс
USB.
Хаб (концентратор) — ключевой элемент системы Р-n-Р в архитектуре USB. Хаб является кабельным концентратором, поэтому в русскоязычной литературе часто для обозначения хаба используется именно термин концентратор. На рисунке 3.11 pic>frame@img/22.hlpпредставлен хаб типичной архитектуры. Точки подключения называются портами хаба.
Рис.3.11.
Хаб преобразует одну точку подключения в их множество. Архитектура допускает соединение нескольких хабов. У каждого хаба имеется один восходящий порт (Upstream Port), предназначенный для подключения к хосту или хабу верхнего уровня. Остальные порты являются нисходящими (Downstream Ports), предназначенными для подключения функций или хабов нижнего уровня. Хаб может распознать подключение устройств к портам или отключение от них и управлять подачей питания на их сегменты. Каждый из портов может быть разрешен или запрещен и сконфигурирован на полную или ограниченную скорость обмена. Хаб обеспечивает изоляцию сегментов с низкой скоростью от высокоскоростных. Хабы могут управлять подачей питания на нисходящие порты; предусматривается установка ограничения на ток, потребляемый каждым портом.
Рисунок 3.12 pic>frame@img/23.hlpпоказывает как хабы обеспечивают связность различных устройств в компьютерной системе.
Рис.3.12
Физический интерфейс USB
Кабель имеет 4 провода: два для передачи сигналов(Д+ и Д -), два для
подачи питания (5в). Дифференциальный способ передачи сигналов.
Передатчик должен иметь 3-е высокоимпедансное состояние, для
реализации полудуплексного режима передачи данных.
Кроме дифференциального сигнала приемник и передатчик могут ра-
ботать и с линейными сигналами. Это дает возможность иметь более
двух состояний линий. Следующие состояния линий:
- линейный ноль (SEO,Singl-Endet Zero): – Д + и Д – низкий уровень,
состояние передаваемых бит : Data J State( J ), Data K State( K ),
- Пауза на шине: Idle State,
- сигнал «пробуждения» : Resume State,
- начало пакета: Start of Packet – переход из Idle State в состояние К,
конец пакета: End of Packed,
устройство отключено от порта: Disconnekt,
устройство подключено к порту: Connekt,
- сброс устройства: Reset.