Дополнительная информация о структуре дисков

Диск, созданный промышленным способом, состоит из трех слоев. На основу диска, созданного из прозрачного пластика методом штамповки наносится информационный узор. Для штамповки существует специальная матрица-прототип будущего диска, которая выдавливает дорожки на поверхности. Далее на основу напыляется отражающий металлический слой, а затем сверху еще и защитный слой из тонкой пленки или специального лака. На этот слой часто наносятся различные рисунки и надписи. Информация считывается с рабочей стороны диска через прозрачную основу.

Записываемые и перезаписываемые компакт-диски имеют дополнительно еще один слой. У таких дисков основа не имеет информационного узора, но между основой и отражающим слоем расположен регистрирующий слой, который может менять под воздействием высокой температуры.При записи лазер разогревает заданные участки регистрирующего слоя, создавая информационный узор.

DVD-диск может иметь два регистрирующих слоя. Если один из них выполняется по стандартной технологии, то другой - полупрозрачный, наносится ниже первого и имеет прозрачность около 40%. Для считывания двухслойных дисков применяются сложные оптические головки с переменным фокусным расстоянием. Луч лазера, проходя через полупрозрачный слой, сначала фокусируется на внутреннем информационном слое, а по завершении его чтения перефокусируется на внешний слой.

Флэш-память

Флэш-память - особый вид полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти:

• полупроводниковая — не содержащая механически движущихся частей (как жесткие диски или CD), построенная на основе полупроводниковых микросхем;
• энергонезависимая — не требующая дополнительной энергии для хранения данных (энергия требуется только для записи);
• перезаписываемая — допускающая перезапись хранимых в ней данных.

Название флэш-памяти было дано во время разработки первых микросхем (в начале 1980-х годов) как характеристика скорости стирания флэш-памяти (от англ. «in a flash» — в мгновение ока).

Во флэш-памяти для записи и считывания информации используются электрические сигналы. В простейшем случае каждая ячейка флэш-памяти хранит один бит информации и состоит из одного транзистора со специальной электрически изолированной областью.

Карты флэш-памяти

Флэш-память представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный плоский корпус. Микросхемы флэш-памяти могут содержать миллиарды ячеек, каждая из которых хранит 1 бит информации. Информационная емкость карт флэш-памяти может достигать 4 Гбайт (2006 год).

Информация, записанная на флэш-память, может храниться очень длительное время (от 20 до 100 лет) и способна выдерживать значительные механические нагрузки (в 5-10 раз превышающие предельно допустимые для жестких дисков). Флэш-память компактнее и потребляет значительно меньше энергии (примерно в 10-20 раз), чем магнитные и оптические дисководы.

Благодаря низкому энергопотреблению, компактности, долговечности и относительно высокому быстродействию, флэш-память идеально подходит для использования в качестве носителя информации в портативных устройствах: цифровых фото- и видеокамерах, сотовых телефонах, портативных компьютерах, МРЗ-плеерах и цифровых диктофонах.

К недостаткам флэш-памяти следует отнести то, что не существует единого стандарта и различные производители изготавливают несовместимые друг с другом по размерам и электрическим параметрам карты памяти.

Для записи и считывания информации с карт памяти используются специальные накопители (картридеры), встроенные в мобильные устройства или подключаемые к компьютеру через USB-порт.

USB флэш-диски

USB флэш-диск представляет собой микросхему флэш-памяти, дополненную контроллером USB, и подключается к последовательному порту USB. USB флэш-диски могут использоваться в качестве внешнего сменного носителя информации.

USB флэш-диски могут содержать переключатель защиты от записи, поддерживать парольную защиту, а также могут быть загрузочными. Некоторые USB флэш-диски имеют кроме индикатора работы жидкокристаллический экранчик, на котором отображается, сколько свободного места осталось на диске.

(Отдельно сказать о магнитных лентах и магнитно-оптических дисках)

Устройства ввода

Устройства ввода обеспечивают ввод в компьютер различных данных, которые могут быть представлены в виде:

 чисел,

 текстов,

 изображений,

 звуков,

Аппаратное обеспечение компьютера по вводу данных включает:

 само устройство ввода

 управляющий блок, называемый контроллером (адаптером)

 специальные разъемы и электрические кабели.
Однако для достижения правильной работы устройства ввода одного лишь аппратного подключения недостаточно. Требуется специальная программа управления устройством (для каждого устройства - своя). Такие программы называются драйверами.

Устройства ввода:

1) Клавиатура.

2) Мышь

       Оптическая

       Механическая

3) Трекбол

4) Тачпад

5) Джойстик

6) Сенсорные

7)

Сенсорные устройства

Сенсорная панель

В портативных компьютерах вместо манипуляторов используется сенсорная панель, перемещение пальца по ее поверхности преобразуется в перемещение курсора на экране монитора. Нажатие на поверхность сенсорной панели является эквивалентом нажатия кнопки мыши.
Модификация сенсорной панели – touch writer позволяет вводить в компьютер символы алфавита.

Сенсорный экран

Еще одна модификация сенсорной панели – монитор с интерактивным экраном (touch screen). Работать с таким устройством очень просто: прикосновение к определенному месту экрана обеспечивает выбор команды в экранном меню или задания, которое должно быть выполнено компьютером.
Сенсорный экран удобен в использовании, особенно когда необходим быстрый доступ к информации. Такие устройства используют в качестве информационно-справочного устройства на станциях метро, на вокзалах и в аэропортах, в библиотеках и супермаркетах.
Так, например, во время проведения олимпиад сенсорные экраны помогают спортсменам, тренерам, корреспондентам быстро выбрать интересующую их информацию о результатах соревнований, составе команд и т.д. нажатием пальца на участок монитора с изображением нужной кнопки или пункта меню.
Так как прикосновение к определенному месту экрана приводит к отображению на экране соответствующей информации, фактически монитор из устройства вывода превращается в устройство ввода-вывода информации.

Световое перо

Световое перо похоже на обычный карандаш, на кончике которого имеется специальное устройство - светочувствительный элемент. Соприкосновение пера с экраном замыкает фотоэлектрическую цепь и определяет место ввода или коррекции данных. Если перемещать по экрану такое перо, можно рисовать или писать на экране, как на листе бумаги.
Световое перо используется для ввода информации в самых маленьких персональных компьютерах - в карманных микрокомпьютерах. Оно также применяется в различных системах проектирования и дизайна.

Графический планшет, или дигитайзер

Графический планшет, или дигитайзер, предназначен для ввода в компьютер графических изображений, и используется при работе с программами профессиональной графики и САПР, а также для создания либо копирования рисунков или фотографий. Он позволяет создавать рисунки так же, как на листе бумаги. Это устройство ввода информации состоит из планшета и указателя. Изображение преобразуется в цифровую форму, отсюда название устройства (от англ. digit — цифра).

Принцип действия дигитайзера основан на фиксации координат курсора на поверхности планшета при помощи встроенной сетки, состоящей из проволочных или печатных проводников. Устройство позволяет преобразовать передвижение указателя по планшету в формат векторной графики. Дигитайзер точно определяет абсолютные координаты указателя на планшете и переводит их в координаты точки на экране монитора.

В качестве указателей используются специальные круговые курсоры и перья. Как и мыши, указатели снабжаются кнопками. Курсоры позволяют точно задавать координаты точки, их чаще используют при работе в САПР. Перья применяют при работе в графических редакторах, некоторые из них чувствительны к нажиму и позволяют менять параметры линий.

Планшеты бывают жесткими и гибкими. Гибкие планшеты можно сворачивать в трубку, они удобны при транспортировке и хранении, обладают меньшим весом, компактностью и ценой, но в то же время – более низкой разрешающей способностью и надежностью, чем жесткие.

Результат работы дигитайзера воспроизводится на экране монитора и в случае необходимости может быть распечатан на принтере. Дигитайзерами обычно пользуются архитекторы, дизайнеры. Высокая цена на профессиональные дигитайзеры с большим форматом планшета и качественным, сбалансированным указателем, ограничивает использование этого устройства ввода информации.

           

Сканеры

Сканер - это устройство, предназначенное для ввода в компьютер различных цветных и черно-белых изображений (фотографий, рисунков, слайдов), а также текстовой информации с листа бумаги, со страницы книги или журнала. Сканер используют в случае, когда возникает потребность ввести в компьютер из имеющегося оригинала текст и/или графическое изображение для его дальнейшей обработки (редактирование и т.д.). Ввод такой информации с помощью стандартных устройств ввода требует много времени.

Сканируемое изображение последовательно освещается светом источников, а отраженный свет преобразуется в высококачественное изображение в компьютерном формате.

Сканированная информация затем обрабатывается с помощью специального программного обеспечения (например, программой FineReader) и сохраняется в виде текстового или графического файла.

По способу организации перемещения считывающего узла относительно оригинала сканеры делятся на планшетные, барабанные и ручные.

 В планшетных сканерах оригинал кладут на стекло, под которым двигается оптико-электронное считывающее устройство.

 В барабанных сканерах оригинал через входную щель втягивается барабаном в транспортный тракт и пропускается мимо неподвижного считывающего устройства. Барабанные сканеры не дают возможности сканировать книги, переплетенные брошюры и т.п.

 Ручной сканер необходимо плавно перемещать вручную по поверхности оригинала, что не очень удобно. При систематическом использовании лучше иметь настольный планшетный сканер.

Основные пользовательские характеристики сканеров:

 Разрешающая способность (оптическое разрешение)- то есть количество распознаваемых точек (пикселей) на дюйм (измеряется в dpi - dops per inch)

 Скорость сканирования - показатель быстродействия, равный времени, затрачиваемому на обработку одной строки изображения.

 Размер сканируемого листа (область сканирования).

 Глубина представления цветов - определяет число цветов или оттенков серого, которые может воспринимать сканер Большинство современных цветных сканеров поддерживает глубину цвета 24 разряда. Соответственно, сканер разрешает распознавать более 16 млн. цветов.

Цифровые камеры

Последние годы все большее распространение получают цифровые камеры. К данным устройствам ввода информации можно отнести цифровые фотокамеры, цифровые видеокамеры и web-камеры. Устройства применяются в системах компьютерного зрения, в системах распознавания образов, используются для съемки и последующей компьютерной обработки статических и видео изображений.

Цифровые фотокамеры и видеокамеры в отличие от традиционных фотоаппаратов и видеокамер сохраняют изображение не на пленке, а на машиночитаемом носителе, например, на флэш-карте, и позволяют получать видеоизображение и фотоснимки непосредственно в цифровом формате.

Для передачи "живого" видео по компьютерным сетям используются недорогие цифровые Web-камеры. Они применяются, например, во время проведения видеоконференций в локальных сетях и в сети Интернет. Некоторые web-камеры можно использовать в роли цифровой фотокамеры – проводить съемку объектов без подключения к компьютеру.
Разрешающая способность цифровых камер может достигать 2400 dpi и более. Это означает, что на один дюйм полученного изображения может уместиться 2400 точек различного цвета.

Микрофон

Для ввода звуковой информации используется микрофон, который подключается к звуковой плате компьютера. В сфере образования микрофоны широко используются в составе мультимедийных гарнитур. При работе с гарнитурой пользователь сохраняет естественное положение тела, что уменьшает мышечное напряжение, повышает производительность труда, позволяет избежать ухудшения осанки, искривления позвоночника. Мультимедийные гарнитуры используются для проведения видеоконференций, в интернет-телефонии, при интерактивном обучении.

Перспективным направлением является использование систем речевого ввода информации и голосового управления компьютером посредством микрофона - систем распознавания речи.
Большинство систем распознавания речи могут быть настроены на особенности человеческого голоса. Это реализуется путем сравнения сказанного слова с образцами, предварительно записанными в память компьютера. Некоторые системы способны определять одинаковые слова, сказанные разными людьми. Однако список этих слов ограничен. Лучшие системы распознают до 30 тысяч слов и реагируют на индивидуальные особенности голоса. Есть системы, которые не только распознают речь, но и осуществляют перевод с одного языка на другой.
Системы распознавания речи находят широкое применение в образовании, например при изучении иностранных языков. Функции распознавания и коррекции речи незаменимы для формирования правильного произношения. Однако, в настоящее время, такие системы еще не находят широкого применения в силу несовершенства программного обеспечения, жестких требований к произношению звуков, большому времени для «обучения» компьютера к манере произношения конкретного пользователя и т.п.

Устройства вывода

Устройства вывода - это аппаратные средства для преобразования компьютерного (машинного) представления информации в форму, понятную человеку.

Многообразие устройств вывода определяется различными физическими принципами, которые заложены в основу их работы.

Для нормальной работы устройства вывода, так же как и устройства ввода, необходимы

• само устройство ввода
• управляющий блок, называемый контроллером (адаптером)
• специальные разъемы и электрические кабели.
• специальная программа управления устройством (драйвер).для каждого устройства - свой драйвер.

Мониторы

Монитор является универсальным устройством вывода информации и подключается к видеокарте, которая устанавливается в слот расширения системной платы в системном блоке.

Совокупность монитора, видеокарты (видеоадаптера) и набора программ-драйверов представляет собой видеосистему персонального компьютера.

На экране монитора любое изображение (в том числе и текстовая информация) представляется точками, каждая из которых может иметь тот или иной цвет. Такие точки называются пикселями. Цвет каждой точки кодируется в двоичной системе счисления и записывается в память видеоадаптера. Изображение формируется путем считывания содержимого видеопамяти и отображения его на экране монитора.

Мониторы бывают черно-белые (монохромные) и цветные. В монохромном видеомониторе каждый пиксел на экране отображается одной точкой. В цветном видеомониторе для отображения одного пиксела используется три точки экрана, светящиеся с различной яркостью одним из «базовых» цветов: RGB (Red–красный, Green–зеленый и Blue–синий). Размеры отдельных точек очень малы, а расположены они очень близко друг к другу, поэтому для глаза пользователя сливаются в один пиксел, цвет которого определяется комбинацией оттенков точек базовых цветов.

Основные пользовательские характеристики мониторов:

 Размер экрана по диагонали. Измеряется в дюймах. Для современных видеомониторов стандартом является диагональ 17”, выпускаются видеомониторы с диагональю 19”, 20”, 21”, 29”, 33”, 37” и 38”

 Расстояние между точками на экране («размер зерна»).. Измеряется в мм. Определяет четкость изображения. Чем меньше эта величина, тем качественнее изображение.

Значение данного параметра от 0,22 до 0,43 мм. Чем меньше зерно, тем больше точек приходится на единицу площади, тем выше разрешение. В настоящее время диаметр точки равен 0.22 – 0.43 мм. Оптимальными для восприятия считаются мониторы с зерном экрана от 0,24 до 0,28 мм.

 Разрешающая способность — число пикселей (точек экрана) по горизонтали и вертикали. Эта характеристика определяет контрастность изображения.

Она зависит от размера экрана и размера зерна экрана, но может изменяться (в определенных пределах) с помощью программной настройки. Минимальная разрешающая способность современных видеомониторов 800х600 пикселов. Чем выше разрешающая способность видеомонитора, тем более качественное изображение видит пользователь на экране. Современные видеомониторы позволяют выводить изображение с разрешающей способностью 1024х768, 1280х1024 и 1600х1200 пикселов. Этот параметр, так же как и количество отображаемых цветов, является комплексным.

 Частота кадровой развертки, измеряемая в герцах (Гц), определяет сколько раз в секунду изображение «перерисовывается» на экране.

Этот параметр непосредственно влияет на зрение, т.к. при слишком малой частоте кадровой развертки (меньше 85 Гц) человек визуально ощущает мерцание экрана, что может вызвать головную боль и усталость глаз. <ИК> Большинство современных видеомониторов поддерживают частоту кадровой развертки 100 Гц, а некоторые и 120 Гц. Частота кадровой развертки зависит, от возможностей видеомонитора и видеоадаптера.

 Количество отображаемых цветов, Начиная со стандарта VGA, любой монитор способен отображать столько цветов, сколько обеспечивает видеокарта.

Чем больше места для описания цвета каждого пикселя отводится в памяти видеокарты, тем больше количество цветов, выводимых на экран монитора. Современные мониторы способны выводить изображение на экран с использованием сотен миллионов цветов и оттенков.

По принципу формирования изображения видеомониторы разделяются на:

Электронно-лучевые мониторы, построенные на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). Они работают подобно бытовому телевизору. Cовременные ЭЛТ-дисплеи имеют высокое качество изображения, достаточно дешевы и надежны. Недостатки: достаточно громоздки, потребляют много энергии, имеют более высокий уровень излучения, чем дисплеи других типов.

Жидкокристаллические (ЖК) мониторы, или LCD-мониторы. Представляют собой матрицу из отдельных жидкокристаллических ячеек. Под действием электрического поля ячейки меняют оптическую поляризацию, иными словами становятся прозрачными, и пользователь видит на экране подложку, расположенную за ячейкой.
Преимущества ЖК-мониторов: не создают вредного для здоровья пользователя излучения, наиболее экономичны в потреблении энергии, обеспечивают хорошее качество изображения. Недостатки: достаточно дороги, если смотреть на экран сбоку, то почти ничего нельзя разглядеть.

Плазменные дисплеи (plasma displays). Действие основано на свечении инертного газа при пропускании через него электрического тока. Эти дисплеи применяются в основном в специализированных ЭВМ для отображения строк символов.

Светодиодные матрицы (LED-дисплеи). Обычно применяются во встроенных ЭВМ (используемых в автоматизированных линиях на промышленном производстве, в робототехнике и так далее) для отображения небольших объёмов текстовой информации.

Перспективная разработка — панели на основе светящихся пластмасс (LEP-панели). Их преимущества: Во-первых, они светятся сами, что снижает энергопотребление. Кусочки пластика, излучающего красный, синий, зеленый свет, наносятся на гибкую пластиковую основу, к ним подводятся проводники — экран готов. Во-вторых, такие панели имеют небольшой вес при больших размерах. Например, гибкий пластиковый экран размером 1 кв.м может весить несколько десятков граммов. В-третьих, LEP-элементы надежны.

Монитор (дисплей) - устройство для визуального отображения информации. Основные технические характеристики:

1. размер экрана - размер экрана по диагонали (измеряется в дюймах);
2. вид экрана - соотношение ширины и высоты экрана (стандартный или широкоформатный);
3. разрешение - количество пикселей, выводимых на экран по вертикали и по горизонтали;
4. глубина цвета - число отображаемых цветов;
5. частота обновления экрана (измеряется в герцах, для CRT-мониторов);
6. время отклика - время на изменение цвета пикселя (измеряется в секундах, для LCD-мониторов)

По цветности мониторы делятся на цветные и монохромные.
По виду выводимой информации мониторы делятся на алфавитно-цифровые и графические.
По принципу действия мониторы делятся на:

 

1. CRT (англ. cathode ray tube) – монитор с электронно-лучевой трубкой. Физический принцип работы основан на испускании света частицами люминоформа при бомбардировке их электронами. Преимущества: хорошая цветопередача и контрастность; большой угол обзора. Недостатки: большое энергопотребление; большие габариты и масса.
2. LCD (англ. liquid crystal display) – жидкокристаллический монитор. Физический принцип работы основан на изменении пропускания света жидкими кристаллами под действием электрического поля. Преимущества: низкое энергопотребление; небольшие габариты и масса; малая утомляемость глаз; высокое разрешение. Недостатки: небольшой угол обзора; инерционность при смене изображения; ненатуральное отображение части цветов; невысокая контрастность.
3. PDP (англ. plasma display panels) - плазменная панель. Физический принцип работы основан на испускании света молекулами инертного газа под действием электрического поля. Преимущества: хорошая цветопередача; возможность создания экранов больших размеров (свыше 50 дюймов); большой угол обзора; высокая контрастность. Недостатки: большая стоимость, низкое разрешение, большая масса, высокое энергопотребление.

Существуют также другие виды экранов: OLED (англ. organic light-emitting diode) - органический светодиод. Физический принцип работы основан на испускании света органическими соединениями при пропускании через них электрического тока. Преимущества: гибкий экран; малые габариты и масса; большой угол обзора; низкое энергопотребление; хорошая цветопередача и контрастность. Недостатки: малый срок службы.

E-ink (англ. electronic ink) - электронные чернила. Физический принцип работы основан на перемещении заряженных частичек пигмента внутри микрокапсул под действием электрического поля. Преимущества: работа в отраженном свете (малая утомляемость глаз); низкое энергопотребление (только при изменении информации); малые габариты и масса; гибкий экран. Недостатки: инерционность при смене изображения; сложность создания цветных изображений.

Принтеры

Печатающие устройства или принтеры (от англ. printer) предназначены для вывода алфавитно-цифровой (текстовой) и графической информации на бумагу или подобный ей носитель (например, пленку для слайдов).

По способу формирования выводимой информации принтеры делятся на:

• последовательные, когда документ формируется символ за символом;
• строчные, когда формируется сразу вся строка;
• страничные, когда формируется изображение всей страницы.

По количеству цветов, используемых при печати документа, различают цветные и черно-белые принтеры.

По способу печати принтеры бывают ударные и безударные.

По способу получения изображения на бумаге, способу нанесения красящего материала принтеры бывают: матричные, струйные и лазерные.

Важнейшими характеристиками принтеров являются:

• Разрешающая способность принтера. Эта характеристика определяет качество печати принтера. Определяется количеством точек на линии длиной 1 дюйм в получаемом изображении, измеряется в dpi (dots per inch - точек на дюйм)
  В струйных и лазерных принтерах разрешающая способность может достигать 2400 и более dpi.
• Скорость печати, определяющая число знаков или количество страниц, печатаемых принтером в секунду или минуту;
• Ширина кретки принтера, определяющая максимально возможный формат печатаемых документов: А4 или А3.

Матричный принтер

Матричные принтеры - принтеры ударного действия. Печатающая головка матричного принтера состоит из вертикального столбца маленьких стержней (9, 18 или 24), которые под воздействие магнитного поля «выталкиваются» из головки и ударяют по бумаге через красящую ленту. Чем больше стержней (иголок) в головке - тем выше качество печати.

Матричные принтеры могут выдавать на бумагу не только алфавитно-цифровую информацию, но и примитивные рисунки, графики, диаграммы и даже полутоновые изображения.

Недостатки матричных принтеров в том, что они печатают медленно, производят много шума, а качество печати при этом невысокое.

Однако матричные принтеры применяются до сих пор в банках, так как они обеспечивают защиту документов от подделок, оставляя на на них не только напечатанные символы, но и механические отпечатки.
Кроме того, матричные принтеры применяются, если необходимо получить сразу множество копий документа «под копирку».
Применяются матричные принтеры и тогда,когда устройству предстоит работать в трудных экстремальных условиях, так как надежность механики и устойчивость к пыли и вибрации у матричных принтеров самая высокая.

Струйный принтер

В струйном принтере используются чернильные печатающие головки (картриджи). Принцип действия струйного принтера основан на том, что жидкая краска непрерывной и очень тонкой струйкой, фактически мелкими капельками, выдавливается из картриджа на бумагу. Летящие капли отклоняются под действием управляющих электромагнитов.
Картридж, содержащий несколько емкостей с красками разных цветов позволяет обеспечить многоцветное изображение.
Струйные принтеры относятся к безударным устройствам, так как головка печатающего устройства не касается бумаги. Благодаря этому их работа практически бесшумна. Качество печати струйных принтеров – достаточно высокое, скорость печати значительно выше, чем матричных (до нескольких десятков страниц в минуту).
Струйные принтеры широко используются в цифровой фотографии для печати цветных изображений высокого качества, получаемых с помощью цифровых фотокамер.
Недостатком струйных принтеров следует считать большой расход чернил при их довольно высокой стоимости.

Лазерный принтер

В лазерных принтерах для формирования изображения используется лазерный луч. С помощью системы линз тонкий луч лазера формирует электронное изображение на светочувствительном барабане. К заряженным участкам электронного изображения притягиваются частички порошка-красителя (тонера), который затем под воздействием мощной лампы плавится и впитывается в бумагу.

Лазерные принтеры – наиболее сложные и дорогие из малогабаритных печатающих устройств, но они обеспечивают высокое качество печати и значительную скорость вывода (до нескольких десятков страниц в минуту при черно-белой печати). Современные лазерные принтеры могут обеспечить и высококачественную цветную печать при меньших затратах на расходные материалы по сравнению со струйными принтерами

Лазерные принтеры используются для печати различных документов, используются в качестве сетевого принтера. Широкое применение лазерные принтеры находят в издательской деятельности.