Интерфейс PCMCIA породил целое поколение карт для хранения информации, использовавших flash-память: CompactFlash, Miniature Card и SmartMedia. Например, электрическая часть спецификации CompactFlash позаимствована из спецификации PCMCIA, что позволяет подключать карты CompactFlash к шине PCMCIA с помощью простейшего переходника, единственная задача которого -- согласовать разъёмы.

Ассоциацией PCMCIA подготовлен новый стандарт, призванный заменить PC Card: ExpressCard. Карты расширения стандарта ExpressCard имеют меньший размер, чем PCCard. Для подключения периферийных устройств в ExpressCard используются шины PCI Express и USB 2.0.

5) Интерфейсы для мониторов.

D-subminiature, или D-sub -- название электрического разъёма, применяемого, в частности, в компьютерной технике. Название «субминиатюрный» было уместно тогда, когда эти разъёмы только появились, в наше же время эти разъёмы относятся к числу наибольших по размерам из используемых в компьютерах сигнальных разъёмов.

Разъём D-Sub 15

Разъёмы D-sub были изобретены и введены в употребление фирмой ITT Cannon, подразделением ITT Corporation в 1952 году. В принятой этой фирмой системе обозначений буква D обозначает всю серию разъёмов D-sub, а вторая буква используется для указания размера разъёма, исходя из числа стандартных контактов, которые могут разместиться внутри D-образного экрана (A = 15 контактов, B = 25, C = 37, D = 50, E = 9), после чего следует цифра, обозначающая фактическое число используемых контактов, и буква, обозначающая «пол» разъёма (M -- male, «папа» , F -- female, «мама», P -- plug, штепсель или «папа», S -- socket, розетка или «мама»). Например, DB25M обозначает разъём D-sub с экраном, вмещающим 25 контактов и фактическим числом контактов, равным 25. Контакты в этих разъёмах находятся на расстоянии 2,74 мм, а ряды находятся на расстоянии 2,84 мм.

Наиболее широко разъёмы D-sub применяются для передачи данных по последовательному интерфейсу RS-232, хотя стандарт рекомендует, но не обязывает использовать для этих целей разъёмы D-sub. Первоначально в RS-232 использовались DB25, но, поскольку многие приложения использовали лишь часть предусмотренных стандартом контактов, стало возможно применять для этих целей 9-штырьковые разъёмы DE9.

Digital Visual Interface, сокр. DVI (англ. цифровой видеоинтерфейс) -- стандарт на интерфейс и соответствующий разъём, предназначенный для передачи видеоизображения на цифровые устройства отображения, такие как жидкокристаллические мониторы и проекторы. Разработан консорциумом Digital Display Working Group.

DVI-разъём

Предыдущие стандарты видеоразъёмов, например, VGA -- аналоговые и изначально были предназначены для мониторов на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ). Они передают сигнал построчно, при этом изменение напряжения означает изменение яркости. Для устройств на ЭЛТ это было нужно для изменения интенсивности луча электронов.

Существует три вида DVI:

DVI-A -- только аналоговая передача.

DVI-I -- аналоговая и цифровая передача.

DVI-D -- только цифровая передача.

High-Definition Multimedia Interface (HDMI) -- мультимедийный интерфейс высокой чёткости, позволяет передавать цифровые видеоданные высокого разрешения и многоканальные цифровые аудиосигналы с защитой от копирования (HDCP).

Разъём HDMI обеспечивает цифровое DVI-соединение нескольких устройств с помощью соответствующих кабелей. Основное различие между HDMI и DVI состоит в том, что разъём HDMI меньше по размеру, интерфейс оснащён технологией защиты от копирования HDCP (High Bandwidth Digital Copy Protection), а также поддерживает передачу многоканальных цифровых аудиосигналов. Является современной (на 2009 год) заменой аналоговых стандартов подключения, таких как SCART или RCA.

Основными разработчиками и производителями решений с поддержкой HDMI являются компании Intel, AMD, nVidia, Panasonic, Analog Devices, Texas Instruments, Broadcom, Silicon Image, STMicroelectronics, NXP Semiconductors, Analogix Semiconductor, Gennum, MStar Semiconductor, Parade Technologies, RedMere Technology, TranSwitch и Zoran.

Самыми современными версиями данного стандарта являются HDMI 1.4 (выпущен 22 мая 2009) , в котором добавлена поддержка разрешения 2Kх4K (3840Ч2160 на 24/25/30Гц и 4096Ч2160 на 24Гц) и HDMI 1.4a(4 марта 2010) с улучшенной поддержкой стереоизображения.



Первый в мире кабель HDMI 1.4, выпущенный компанией Cablesson 22 июня 2009 года.

Задания:

1. Дать сравнительную характеристику периферийных устройств рабочего ПК. Определить их достоинства и недостатки.

2. Используя учебный компьютер определить и описать типы используемых интерфейсов периферийных устройств.

3. Представить другие виды внешних интерфейсов и их характеристики.

4. Описать порты, представленные на рисунках.



Контрольные вопросы:

1.Интерфейс: назначение.

2. Какие типы интерфейсов Вы знаете?

3. Перечислите основные характеристики накопителей на жестких дисках.

Задание на дом.

Выполнить отчет по практический работе

Практическая работа № 14

Интерфейсы периферийных устройств IDSE и SCSI

Цель работы: изучить интерфейсы подключения периферийных устройств к ПК

Теоретический материал:

Периферийные шины используются в основном для внешних запоминающих устройств.

Интерфейс IDE (Integrated Drive Electronics) - интерфейс устройств со встроенным контроллером. Поддерживает несколько способов обмена.

Первый способ производит обмен данными через регистры процессора под его непосредственным управлением. Следствием этого является высокая загрузка процессора при операциях ввода/вывода.

Вторым способом является использование режима прямого доступа к памяти, при котором контроллер интерфейса IDE и контроллер прямого доступа к памяти материнской платы пересылают данные между диском и оперативной памятью, не загружая центральный процессор.

В целях развития возможностей интерфейса IDE была предложена его расширенная спецификация ЕIDE (синонимы ATA, ATA-2). Она поддерживает накопители емкостью свыше 504 Мбайт, поддерживает несколько накопителей IDE и позволяет подключать к одному контроллеру до четырех устройств, а также поддерживает периферийные устройства, отличные от жестких дисков. Расширение спецификации IDE для поддержки иных типов накопителей с интерфейсом IDE называют также ATAPI.

Интерфейс SCSI (Small Computer System Interface) - является стандартным интерфейсом для подключения приводов компакт-дисков, звуковых плат и внешних устройств массовой памяти. Спецификацией SCSI предусматривается параллельная передача данных по 8, 16 или 32 линиям данных. Структура SCSI, по существу, является магистральной, хотя устройства включаются в нее по принципу последовательной цепочки. Каждое SCSI-устройство имеет два разъема - один входной, а другой выходной. Все устройства объединяются в последовательную цепочку, один конец которой подключается к контроллеру интерфейса. Все устройства работают независимо и могут обмениваться данными как с компьютером, так и друг с другом. К шине SCSI можно подключить до 8 устройств, включая основной контроллер SCSI (хост-адаптер). Контроллер SCSI является, по сути, самостоятельным процессором и имеет свою собственную BIOS. К шине Wide SCSI подключается до 15 устройств.

ACPI (Advanced Configuration Power Interface - расширенный интерфейс конфигурирования и питания) - интерфейс, представляющий собой единую систему управления питанием для всех компонентов компьютера.

Задания:

1. Найти информацию по средующим шинам и интерфейсам: SPI, ISA, EISA, AGP, PCI-E, PCMCIA, SATA, RS-32, RS-485, LPT, IEEE 1394, I2C, IrDA, RJ45. Найти их области применения и характеристики.

2. Полученные данные занести в таблицу в рабочую тетрадь:

№ п/п	Название	Макс. Скорость	Макс. Длина линии связи	Типы сигналов, уровни напряжений	Метод передачи	Топология	разъем	Применение

3. Подключить жесткий диск к системной плате.

2. Подключить CD-ROM к системной плате.

3. Дать сравнительную характеристику периферийных устройств целевого компьютера. Определить их достоинства и недостатки.

Контрольные вопросы:

1. Перечислите интерфейсы накопителей и дайте их краткую характеристику.

2. Дайте сравнительную характеристику интерфейса IDE

3. Дайте сравнительную характеристику шины SCSI

Задание на дом.

Выполнить отчет по практический работе



Практическая работа № 15

Устройство накопителя на ГМД

Цель работы: ознакомиться с устройством и принципом работы накопителей на гибких магнитных дисках различных форматов.

Теоретический материал:

Накопители на гибких дисках относятся к устройствам долговременного хранения информации. Первый гибкий магнитный диск (ГМД) был создан в 1971 г. в лаборатории фирмы IBM, возглавляемой А. Шугартом, и имел диаметр 8". С 1975 г. начался серийный выпуск дисководов формата 5,25", а в 1981 г. стали стандартом диски диаметром 3,5". В 1986 г. фирма IBM начала выпуск гибких магнитных дисков (ГМД или дискет) 3,5" емкостью 720 Кбайт, а в 1987 г. многие фирмы-производители начали выпуск ГМД 3,5"емкостью 1,44 Мбайт. Фирма Toshiba в 1989 г. разработала новые диски емкостью 2,88 Мбайт. В настоящее время наибольшее распространение получили диски диаметром 3,5".

Для записи и считывания информации с ГМД используются периферийные устройства ПК -- дисководы (Floppy Dick Drive -- FDD).

Конструктивно дисковод состоит из механических и электронных узлов: рабочего двигателя, рабочей головки, шагового двигателя и управляющей электроники.

Рабочий двигатель включается тогда, когда в дисковод вставлена дискета. Двигатель обеспечивает постоянную скорость вращения дискеты: для дисковода 3,5"-- 300 об/мин. Время запуска двигателя -- около 400 мс.

Рабочие головки служат для чтения и записи информации и располагаются над рабочей поверхностью дискеты. Поскольку обычно дискеты являются двухсторонними, т. е. имеют две рабочие поверхности, одна головка предназначена для верхней, а другая -- для нижней поверхности дискеты.

Шаговые двигатели обеспечивают позиционирование и движение рабочих головок. Именно они издают характерный звук уже при включении ПК, перемещая головки для проверки работоспособности привода.

Управляющие электронные элементы дисковода чаще всего размещаются с его нижней стороны. Они выполняют функции передачи сигналов к контроллеру, т.е. отвечают за преобразование информации, которую считывают или записывают головки.

Для дискет размером 3,5"и емкостью 2,88 Мбайт, называемых ED дискетами (Extra High Density), разработан специальный стандарт дисководов, поскольку обычные дисководы не могут работать с такими дискетами. Кроме того, для установки в малогабаритные корпуса выпускаются специальные дисководы (Slimline дисководы 3,5"), которые имеют уменьшенную высоту (19,5 мм) по сравнению с обычными 3,5" FDD (25,4 мм).

В качестве посредника между дисководом и ПК служит контроллер. В современных ПК на материнских платах контроллер уже установлен. Он интегрирован в одну из микросхем Chipset, а на материнской плате имеется специальный разъем для подключения кабелей. Современные котроллеры поддерживают два FDD, обеспечивают скорость обмена данными до 62 Кбайт/с для стандартных накопителей на дисках 3,5".

Дискеты (Floppe Disk Driver, сокращенно Floppy) формата 3,5" являются современными носителями информации для приводов FDD.

В основном в компьютерах применяются накопители на дискетах 3,5" емкостью 1,44 Мбайт -- стандарт HD (High Density), в то время как в старых ПК применяются диски емкостью 720 Кбайт -- стандарт DD (Double Density). Емкость самых новых дисков 3,5" достигает 2,88 Мбайт -- стандарт ED со сверхвысокой плотностью записи.

Магнитные диски называются носителями информации с прямым доступом, так как вследствие вращения диска с высокой скоростью имеется возможность перемещать под головки чтения/ записи любую его часть. Таким образом, можно непосредственно обратиться к любой части записанных данных. Этому способствует специальная организация дисковой памяти, в соответствии с которой информационное пространство диска форматируется, т. е. разбивается на определенные участки: дорожки и секторы.

Дорожкой записи (Track) называется каждое из концентрических колец диска, на котором записаны данные. Поверхность диска разбивается на дорожки начиная с внешнего края, число дорожек зависит от типа диска.

В гибких магнитных дисках 3,5" емкостью 1,44 Мбайт число дорожек равно 80. Дорожки независимо от количества идентифицируются номером (внешняя дорожка имеет нулевой номер). Число дорожек на стандартном диске определяется плотностью записи, т.е. объемом информации, который можно надежно разместить на единице площади поверхности носителя. Для магнитных дисков определены две разновидности плотности записи -- радиальная (поперечная) и линейная (продольная). Поперечная плотность записи измеряется числом дорожек, размещенных на кольце диска шириной 1", а линейная плотность -- числом бит данных, которые можно записать на дорожке единичной длины.

Каждое кольцо дорожки разбивается на участки, называемые секторами. Например, гибкий диск 3,5" может иметь на дорожке 18 секторов (емкость диска 1,44 Мбайт) или 36 секторов (емкость диска 2,88 Мбайт).

Рис. 1. Разбиение магнитного диска на дорожки и секторы при форматировании

Размер секторов различных дисков может составлять от 128 до 1024 байт, но в качестве стандарта принят размер сектора 512 байт. На рис. 3.3 показано разбиение магнитных дисков на дорожки и секторы. Секторам на дорожке присваиваются номера начиная с нуля. Сектор с нулевым номером на каждой дорожке резервируется для идентификации записываемой информации, но не для хранения данных.

Емкость дискеты вычисляется по следующей формуле:

емкость дискеты = число сторон х число дорожек на стороне х число секторов на дорожке х число байт в секторе

Задания:

1. В рабочей тетради представьте графическое изображение и опишите конструкцию дискеты размером 3,5".

2. Сравните параметры различных форматов дискет и заполните в рабочей тетради таблицу, проведя оценку по следующим параметрам: емкость, Кбайт; параметр; количество рабочих сторон; количество дорожек на каждой стороне; количество секторов на дорожке; размер сектора, байт; количество секторов в кластере; общее количество секторов на дискете; ширина дорожки, мм; основа магнитного слоя; коэрцитивная сила, Э; толщина магнитного слоя, мкм.

3. Найдите и покажите на дискете 3,5" скользящую крышку, окно защиты от записи, окно идентификации дискеты емкостью 1,44 Мбайт.

4. В рабочей тетради опишите процесс включения/отключения дисковода А:

5. В дисководе найдите рабочий двигатель привода, шаговый двигатель, гол/записи, разъемы для подключения к компьютеру.

6. Подключите информационный кабель к двум накопителям, покажите накопитель А и В. Введите установку в CMOS Setup.

7. Используя Norton Commander, прочитайте оглавление дискеты с накопителя А и В.

8. Измените идентификацию дисководов.

9. Используя Norton Commander, снова прочитайте оглавление дискеты с накопителей А и В и убедитесь в изменении конфигурации дисководов.

10. Провести анализ причин снятия дискет с производства

Контрольные вопросы:

1. Год выпуска первого гибкого магнитного диска.

2. Перечислите форматы гибких дисков?

3. Перечислите составные части носителя 3 Ѕ дюймового НГМД.

4. Для чего предназначен дисковод?

5. Перечислите интерфейсы флоппи дисководов.

Задание на дом.

Выполнить отчет по практический работе

Практическая работа № 16

Устройство накопителя на ЖМД

Цель работы: изучить конструктивные особенности и характерные неисправности накопителей HDD; ознакомиться с правилами подключения и эксплуатации накопителей HDD.

Теоретический материал:

Накопитель на жестком магнитном диске (НЖМД) \ HDD (Hard Disk Drive) \ винчестер (носитель) - материальный объект, способный хранить информацию.

Винчестер содержит набор пластин, представляющих чаще всего металлические диски, покрытые магнитным материалом - платтером (гамма-феррит-оксид, феррит бария, окись хрома…) и соединенные между собой при помощи шпинделя (вала, оси).

Сами диски (толщина примерно 2мм.) изготавливаются из алюминия, латуни, керамики или стекла.

Для записи используются обе поверхности дисков. Используется 4-9 пластин. Вал вращается с высокой постоянной скоростью (3600-7200 оборотов/мин.)

Вращение дисков и радикальное перемещение головок осуществляется с помощью 2-х электродвигателей.

Данные записываются или считываются с помощью головок записи/чтения по одной на каждую поверхность диска. Количество головок равно количеству рабочих поверхностей всех дисков.

Запись информации на диск ведется по строго определенным местам -- концентрическим дорожкам (трекам). Дорожки делятся на сектора. В одном секторе 512 байт информации.

Обмен данными между ОЗУ и НМД осуществляется последовательно целым числом (кластером). Кластер - цепочки последовательных секторов (1,2,3,4,…)

Специальный двигатель с помощью кронштейна позиционирует головку чтения/записи над заданной дорожкой (перемещает ее в радиальном направлении).

При повороте диска головка располагается над нужным сектором. Очевидно, что все головки перемещаются одновременно и считывают инфоголовки перемещаются одновременно и считывают информацию с одинаковых дорожек разныхрмацию с одинаковых дорожек разных дисков.

Дорожки винчестера с одинаковым порядковым номером на разных дисках винчестера называется цилиндром.

Головки чтения записи перемещаются в вдоль поверхности платтера. Чем ближе к поверхности диска находится головка при этом не касаясь ее, тем выше допустимая плотность записи.



Устранение неисправности жесткого диска - достаточно серьезное занятие, которое не всегда заканчивается полным успехом. Дело усложняется еще и тем, что в большинстве случаев на жестком диске записаны важные данные, которые, чаще всего, не были в нужный момент скопированы на внешний носитель информации.

Неисправности жесткого диска могут быть следующих видов: логическая неисправность; неисправность контроллера жесткого диска; потеря или разрушение служебной информации; физическая неисправность.

При логической неисправности загрузка операционной системы с жесткого диска невозможна, а при подключении его в качестве вторичного не отображается содержимое логических дисков или сами диски. Самое интересное, что такой винчестер корректно распознается в BIOS и при проверке не выявляется никаких физических повреждений диска. Такой диск нельзя исправить проверочными утилитами вроде ScanDisk. Мало того, использовать такие утилиты крайне не рекомендуется, поскольку в процессе проверки они могут записывать на жесткий диск какие-либо данные, что может привести к потере важной информации. Логическую неисправность можно устранить только с помощью специализированных утилит, которые на низком уровне восстанавливают разделы и файловую структуру винчестера. Следует помнить о том, что любое вмешательство в структуру диска может привести к потере информации. К такому эффекту могут привести встроенные в жесткий диск средства диагностики, например технология S.M.A.R.T., или переназначение диска. Чтобы избежать этого, при первых признаках неисправности диска эти средства диагностики нужно отключить.

Неисправность контроллера жесткого диска. К данному виду относятся неисправности, связанные с физическими повреждениями компонентов контроллера диска: перегоревшими микросхемами, поврежденными головками, оторванным интерфейсным кабелем и т. п.

Существует два варианта определения таких неисправностей.

Первый из них -- самый простой, когда признаки разрушения компонентов контроллера, например дыры на микросхемах, выявляют при внешнем осмотре. В этом случае перед началом каких-либо действий следует заменить сгоревшие компоненты.

Второй вариант, соответственно, самый сложный: когда видимых признаков повреждения нет, однако жесткий диск ведет себя нестандартно. Рассмотрим некоторые ситуации.

- Двигатель не раскручивается, никаких звуков не слышно. Возможные причины - заклинило шпиндельный двигатель или головки чтения/записи "прилипли" к поверхности диска.

Если попытаться провернуть шпиндель, то это может привести не только к повреждению поверхности диска и, соответственно, пропаже информации, но и к поломке механизма управления головками и самих головок. В этом случае неисправный винчестер лучше отнести в сервисный центр, где, во-первых, вам точно скажут, подлежит ли жесткий диск ремонту, а во-вторых, перепишут с него всю важную информацию

- Двигатель раскручивается, слышен щелчок. Этот щелчок является следствием неудачной распарковки головок. Наиболее вероятная причина данной неисправности - выход из строя генератора шпиндельного двигателя или системы позиционирования головок. Возможно также повреждение катушки позиционирования, которая размещена на блоке головок.

- Двигатель раскручивается, однако диск не определяется или определяется неверно. Причиной возникновения такой неисправности может быть выход из строя интерфейсной микросхемы контроллера или механическое повреждение контактной группы, к которой подключается шлейф данных (например, согнутый или поломанный металлический вывод).

- Диск раскручивается, слышен стук. Данная ситуация может означать очень многое, начиная с неисправной системы позиционирования и заканчивая повреждением головок. Еще один вариант - сбойные секторы в загрузочной области винчестера. Такую ситуацию вы сможет исправить самостоятельно. Определив состояние жесткого диска, подключим шлейф данных. Теперь можно не только услышать издаваемые жестким диском звуки, но и увидеть на экране сообщения об ошибках в ходе работы винчестера. Возможны следующие основные ситуации.

- Появление сообщений типа Invalid Drive Specification. Такие сообщения означают, что в BIOS записана неверная информация о параметрах установленного винчестера или же он неверно распознается. Последний вариант говорит о разрушении служебной информации или о повреждении головок. Возможна так же поломка контактов интерфейса на плате контроллера или в самом шлейфе данных.

- Появление сообщений типа Disk Boot Failure. Это однозначно говорит о том, что повреждена MBR (Master Boot Record) -- основная загрузочная запись.

- Появление сообщений типа Boot Disk Failed. Самая вероятная причина -- наличие сбойных секторов на нулевой дорожке, вследствие чего загрузка с жесткого диска невозможна. ОС нормально распознают жесткий диск, однако не отображает логические диски. Если исключить вариант того, что винчестер просто не разбит на логические диски, то основной причиной такой неисправности является наличие сбойных дисков в системной области или разрушение файловой системы, содержащей информацию о текущей конфигурации дисков. В этом случае следует заново разбить винчестер на логические диски, после чего отформатировать его. Можно также более детально изучить неисправность с помощью низкоуровневых утилит.

- Жесткий диск распознается нормально, однако ОС загружается не полностью или не загружается вовсе. Данный факт говорит о том, что область винчестера, в которой записаны файлы операционной системы, содержит сбойные секторы. В данном случае следует обратиться к низкоуровневым утилитам, которые пометят сбойные секторы и в случае необходимости перепланируют винчестер.

Задания:

1. В рабочей тетради опишите магнитный принцип записи информации.

2. Заполните в рабочей тетради таблицу следующего вида:

	Пропускная способность, Мбит/с	Макс.длина кабеля, м	Требуется ли кабель питания	Количество накопителей на канал	Число провод. в кабеле	Другие особенности
Ultra-320 SCSI
UltraATA/133
SATA/300
USB 2.0
eSATA
FireWire/400
FireWire/800
SAS

3. Рассмотрите процессы физического и логического форматирования дисков.

4. В рабочей тетради опишите процесс профилактики HDD:

- Проверка логического и физического состояния диска

- Дефрагментация файлов

- Наблюдение за температурой диска

Контрольные вопросы

1. Назовите основные компоненты HDD и их назначение.

2. Отличие способа записи информации в HDD и FDD.

3. Среднее время доступа в накопителях, единицы его измерения.

4. Чем определяется надёжность HDD?

5. Что определяет быстродействие HDD?

6. Назовите интерфейсы подключения HDD (внутренних и внешних).

7. Назовите виды неисправностей HDD.

Задание на дом.

Выполнить отчет по практический работе

Практическая работа № 17

Устройство накопителей информации на CD, DVD, флэш-памяти

Цель работы: изучить конструктивные особенности накопителей информации на CD, DVD, флэш-памяти.

Теоретический материал:

Флеш - память ( flash memory) - разновидность твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти. Конструктивно Flash накопители оформлены в виде небольшой коробочки с USB разъёмом на конце. Такие накопители предназначены для чтения - записи данных, автономного их хранения и транспортировки.

Объём памяти от 512 Мбайт до 32 Гбайт.

Ещё один конструктивный вид Flash накопителей - это SD карты памяти, оформленные в виде небольших прямоугольных пластин с плоскими контактами. К ним относят: Compact Flash (CF) карты, Micro MultiMedia Card (MMC), MicroDrive Smart Media карты, MultiMedia карты, Reduced-Size MultiMedia Card, RS - MMC, Secure Digital (SD) Card, карты памяти miniSD, MicroSD (TransFlash). Они используются в переносной аппаратуре фото камеры, плееры, сотовые телефоны и тому подобное.

SD карты памяти могут подключаться к компьютеру через специальные переходные устройства (картридеры).

Устройство привода CD-ROM

Типовой привод состоит из платы электроники, шпиндельного двигателя, системы оптической считывающей головки и системы загрузки диска.

На плате электроники размещены все управляющие схемы привода, интерфейс с контроллером компьютера, разъемы интерфейса и выхода звукового сигнала. Большинство приводов использует одну плату электроники, однако в некоторых моделях отдельные схемы выносятся на вспомогательные небольшие платы.

Шпиндельный двигатель служит для приведения диска во вращение с постоянной или переменной линейной скоростью. Сохранение постоянной линейной скорости требует изменения угловой скорости диска в зависимости от положения оптической головки. При поиске фрагментов диск может вращаться с большей скоростью, нежели при считывании, поэтому от шпиндельного двигателя требуется хорошая динамическая характеристика; двигатель используется как для разгона, так и для торможения диска.

На оси шпиндельного двигателя закреплена подставка, к которой после загрузки прижимается диск. Поверхность подставки обычно покрыта резиной или мягким пластиком для устранения проскальзывания диска. Прижим диска к подставке осуществляется при помощи шайбы, расположенной с другой стороны диска; подставка и шайба содержат постоянные магниты, сила, притяжения которых прижимает шайбу через диск к подставке.

Система оптической головки состоит из самой головки и системы ее перемещения. В головке размещены лазерный излучатель, на основе инфракрасного лазерного светодиода, система фокусировки, фотоприемник и предварительный усилитель. Система фокусировки представляет собой подвижную линзу, приводимую в движение электромагнитной системой voice coil (звуковая катушка), сделанной по аналогии с подвижной системой громкоговорителя. Изменение напряженности магнитного поля вызывают перемещение линзы и пере фокусировку лазерного луча. Благодаря малой инерционности такая система эффективно отслеживает вертикальные биения диска даже при значительных скоростях вращения.

Система перемещения головки имеет собственный приводной двигатель, приводящий в движение каретку с оптической головкой при помощи зубчатой либо червячной передачи. Для исключения люфта используется соединение с начальным напряжением: при червячной передаче - подпружиненные шарики, при зубчатой - подпружиненные в разные стороны пары шестерней.

Система загрузки диска выполняется в двух вариантах: с использованием специального футляра для диска (caddy), вставляемого в приемное отверстие привода, и с использованием выдвижного лотка (tray), на который кладется сам диск. В обоих случаях система содержит двигатель, приводящий в движение лоток или футляр, а также механизм перемещения рамы, на которой закреплена вся механическая система вместе со шпиндельным двигателем и приводом оптической головки, в рабочее положение, когда диск ложится на подставку шпиндельного двигателя.

При использовании обычного лотка привод невозможно установить в иное положение, кроме горизонтального. В приводах, допускающих монтаж в вертикальном положении, конструкция лотка предусматривает фиксаторы, удерживающие диск при выдвинутом лотке.

На передней панели привода обычно расположены кнопка Eject для загрузки/выгрузки диска, индикатор обращения к приводу и гнездо для подключения наушников с электронным или механическим регулятором громкости. В ряде моделей добавлена кнопка Play/Next для запуска проигрывания звуковых дисков и перехода между звуковыми дорожками; кнопка Eject при этом обычно используется для остановки проигрывания без выбрасывания диска. На некоторых моделях с механическим регулятором громкости, выполненным в виде ручки, проигрывание и переход осуществляются при нажатии на торец регулятора.

Большинство приводов также имеет на передней панели небольшое отверстие, предназначенное для аварийного извлечения диска в тех случаях, когда обычным способом это сделать невозможно - например, при выходе из строя привода лотка или всего CD-ROM, при пропадании питания и т.п. В отверстие нужно вставить шпильку или распрямленную скрепку и аккуратно нажать - при этом снимается блокировка лотка или дискового футляра, и его можно выдвинуть вручную.

Устройство компакт - диска

Стандартный диск состоит из трех слоев: подложка из поликарбоната, на которой отштампован рельеф диска, намыленное на нее отражающее покрытие из алюминия, золота, серебра или другого сплава, и более тонкий защитный слой поликарбоната или лака, на который наносятся надписи и рисунки. Hекотоpые диски «подпольных» производителей имеют очень тонкий защитный слой, либо не имеют его вовсе, отчего отражающее покрытие довольно легко повредить. информационный рельеф диска состоит из спиральной дорожки, идущей от центра к периферии, вдоль которой расположены углубления (питы). информация кодируется чередованием питов и пpомежутков между ними.

Считывание информации с диска происходит за счёт регистрации изменений интенсивности отражённого от алюминиевого слоя излучения маломощного лазера. Приёмник или фотодатчик определяет, отразился ли луч от гладкой поверхности, был ли он рассеян или поглощен. Рассеивание или поглощение луча происходит в местах, где в процессе записи были нанесены углубления (штрихи). Сильное отражение луча происходит там, где этих углублений нет. Фотодатчик, размещённый в накопителе CD - ROM, воспринимает рассеянный луч, отражённый от поверхности диска. Затем эта информация в виде электрических сигналов поступает на микропроцессор, который преобразует эти сигналы в двоичные данные или звук.

Глубина каждого штриха на диске равна 0.12 мкм, ширина - 0.6 мкм. Они расположены вдоль спиральной дорожки, расстояние между соседними витками которой составляет 1.6 мкм, что соответствует плотности 16000 витков на дюйм или 625 витков на миллиметр. Длина штрихов вдоль дорожки записи может колебаться от 0.9 до 3.3 мкм. Дорожка начинается на некотором расстоянии от центрального отверстия и заканчивается примерно в 5 мм от внешнего края.

Если на компакт - диске необходимо отыскать место записи определённых данных, то его координаты предварительно считываются из оглавления диска, после чего считывающее устройство перемещается к нужному витку спирали и ждёт появления определённой последовательности битов.

В каждом блоке диска, записанного в формате CD - DA (аудиокомпакт - диск), содержится 2352 байт. На диске CD - ROM 304 из них используется для синхронизации, идентификации и коррекции кодов ошибок, а оставшиеся 2048 байт - для хранения полезной информации. Поскольку за секунду считывается 75 блоков, скорость считывания данных с дисков CD - ROM составляет 153 600 байт/с (односкоростной CD - ROM), что равно 150 Кбайт/с.

Поскольку на компакт - диске может содержаться максимальный объём данных, который считывается 74 мин, а за секунду считывается 75 блоков по 2048 байт, нетрудно подсчитать, что максимальная ёмкость диска CD - ROM составит 681 984 000 байт (около 650 Мбайт).

Задания:

1. В рабочей тетради заполнить таблицу следующего вида:

	CD	DVD	Blu-ray	HD-DVD
Ёмкость штампованного (ROM) однослойного диска, Гбайт
Ёмкость штампованного (ROM) двухслойного диска, Гбайт
Ёмкость перезаписываемого (RW) однослойного диска, Гбайт
Ёмкость перезаписываемого (RW) двухслойного диска, Гбайт
Ёмкость однослойного записываемого (R) диска, Гбайт
Ёмкость двухслойного записываемого (R) диска, Гбайт
Максимальная ёмкость существующих прототипов многослойных дисков, Гбайт
Длина волны лазера, нм
Апертура
Мощность луча при чтении, мВт
Защитный слой, мм
Размер пита, нм
Расстояние между дорожками, нм
Скорость передачи данных, Мбит/с
Поддержка Java
Поддерживаемые кодеки
Система защиты данных

2. Провести сравнительный анализ оптический накопителей ASUS DRW-1608P и NEC ND-3540A заполнив таблицу следующего вида:

	ASUS DRW-1608P	NEC ND-3540A
Интерфейс
Скорость чтения
Скорости записи
Поддерживаемые форматы
Форматы записи
Время доступа
Размер буфера данных
Наработка на отказ
Размеры
Вес

Контрольные вопросы:

1. Перечислите основные направления развития оптических носителей.

2. Как осуществляется установка нового оптического накопителя?

3. Какие используются типы интерфейсов для подключения накопителя CD-ROM к компьютеру?

Задание на дом.

Выполнить отчет по практический работе.

Практическая работа № 18

Устройства ввода информации

Цель работы: изучить алгоритм ввода информации в ПК, конструкцию и принципы работы устройств ввода информации ПК и ознакомиться с их основными техническими характеристиками.

Теоретический материал:

Кроме центральной части в состав компьютера входят также различные периферийные (внешние) устройства, которые по своему значению делятся на две группы:

- устройства внешней памяти, предназначенные для хранения больших массивов информации;

- устройства ввода и вывода, обеспечивающие связь компьютера с внешней средой, в том числе с пользователями, путём ввода в компьютер информации, её

- регистрации и отображения;

Обмен информацией между центральной частью и периферийными устройствами ЭВМ производится операциями ввода-вывода. В процессе ввода информация передаётся в центральную часть компьютера из внешней среды, в том числе от пользователя, а также из внешней памяти . В процессе вывода информация передаётся во внешнюю среду или во внешнюю память компьютера.

Устройства ввода информации в компьютер:

Клавиатура. Сейчас основным широко распространенным устройством ввода информации в компьютер является клавиатура (клавишное устройство). Она реализует диалоговое общение пользователя с ПК:

ввод команд пользователя, обеспечивающий доступ к ресурсам ПК;

запись, корректировку и отладку программ;

ввод данных и команд в процесс решения задачи.

В настоящее время принят стандарт клавиатуры MFII. Условно в ней можно выделить пять групп клавиш, несущих свою функциональную отгрузку.

Из других видов клавиатур можно упомянуть специальные клавиши для слепых с осязаемыми точками на клавишах; клавиатуры для магазинов и складов, снабженные устройствами для считывания штрихового кода или для считывания магнитных карт; промышленные клавиатуры- сенсорные, имеющие в качестве защиты от вредных воздействий (стружек, пепла и т.д.) дополнительное покрытие клавиш специальной сенсорной фольгой; клавиатура для медицинских учреждений с устройствами для считывания информации со страховых карт. В настоящее время появились клавиатуры с дополнительными клавишами для удобства работы с той или иной операционной системой (ОС), например, клавиатура для Windows 95.

Таким образом, выбор клавиатуры зависит от ОС, с которой предполагается работать.

Манипуляторы облегчают общение пользователя с ПК. Наиболее распространенным из них является так называемая мышь.

Мышь служит для ввода данных или одиночных команд, выбираемых из меню ли текстограмм графических оболочек, выведенных на экран монитора.

Мышь представляет собой небольшую коробочку с двумя или тремя клавишами и утопленным, свободно вращающимся в любом направлении шариком на нижней поверхности. Она подключается к компьютеру при помощи специального шнура и требует специальной программной поддержки.

Для работы с мышью необходима плоская поверхность, с этой целью используют резиновые коврики (Mouse Pad).

Так как с помощью мыши нельзя вводить в компьютер серии команд, поэтому мышь и клавиатура - не взаимозаменяемые устройства. Назначение графических оболочек - в обеспечении инициализации множества команд без длительного набора их с клавиатуры.

Это снижает вероятность опечаток и экономит время. На объекте в виде текторграммы выбирается пункт меню или символ и щелчком кнопки мыши инициализируется. Конечно, при наборе или осуществлении некоторых функций применение мыши может быть нерациональным, если, например, эти функции выполняются нажатием функциональных клавиш.

В настоящее время также существует оптическая мышь, где сигнал передается с помощью луча мыши на специальный коврик и анализируется электроникой. Пока менее распространена бесхвостая (безкабельная) инфракрасная мышь (принцип ее действия похож на действие пультов дистанционного управления) и радиомышь. В портативных ПК (Lapton, Notebook) мышь обычно заменяют особым встроенным в клавиатуру шариком на подставке с двумя клавишами по бокам, называемым трекбол. Принцип его работы такой же, как принцип работы мыши. Несмотря на наличие трекбола, пользователь портативной ПК может использовать и обычную мышь.

Сканеры. Для непосредственного считывания графической информации с бумажного или иного носителя в ПК применяется оптические сканеры.

Сканируемое изображение считывается и преобразуется в цифровую форму элементами специального устройства: CCD - чипами. Существует множество видов и моделей сканеров. Какой из них выбрать, зависит от задач, для которых сканер предназначается. Самые простое сканеры распознают только два цвета: черный и белый. Такие сканеры используют для чтения штрихового кода.

Ручные сканеры - самые простые и дешевые. Основной недостаток в том, что человек сам перемещает сканер по объекту, и качество полученного изображения зависит от умения и твердости руки. Другой важный недостаток - небольшая ширина полоса сканирования, что затрудняет чтение широких оригиналов.

Барабанные сканеры применяются в профессиональной типографической деятельности. Принцип заключается в том, что оригинал на барабане освещается источником света, а фотосенсоры переводят отраженное излучение в цифровое значение.

Листовые сканеры. Их основное отличие от двух предыдущих в том, что при сканировании неподвижно закреплена линейка с CCD - элементами, а лист со сканируемым изображением движется относительно нее с помощью специальных валиков.

Планшетные сканеры. Это самый распространенный сейчас вид для профессиональных работ. Сканируемый объект помещается на стеклянный лист, изображение построчно с равномерной скоростью считывается головкой чтения с CCD - сенсорами, расположенной снизу. Планшетный сканер может быть оборудован специальным устройством слайд-приставкой для сканирования диапозитивов и негативов.

Слайд-сканеры используются для сканирования микроизображений.

Проекционные сканеры. Относительно новое направление. Цветной проекционный сканер является мощным многофункциональным средством для ввода в компьютер любых цветных изображений, включая трехмерные. Он вполне может заменить фотоаппарат.

В наше время у сканеров появилось еще одно применение - считывание рукописных текстов, которые затем специальными программами распознавания символов преобразуются в коды ASC II и в дальнейшем могут обрабатываться текстовыми редакторами.

Задания:

1. Описать принцип действия оптико-механической мыши.

2. Описать принцип действия инфракрасной мыши.

3. Изобразить схему манипулятора в рабочую тетрадь.

4. Изобразить схему сканеров в рабочую тетрадь.

Ручной сканер. Схема планшетного сканера



Сканер классической схемы

Проекционный сканер. Схема рулонного сканера

5. Составить схему классификации сканеров.

6. Какие фотодатчики используют в современных сканерах?

7. Опишите принцип действия фотоэлектронного умножителя.

Контрольные вопросы:

1. Какое программное обеспечение используют при работе с устройствами ввода информации?

2. Что такое баллистический эффект?

3. Какие устройства используются для ввода звуковых данных в ПК?

4. Перечислите стандарты клавиатуры?

5. Укажите достоинства и недостатки трекбола?

Задание на дом.

Выполнить отчет по практической работе.

Практическая работа №19

Тема: Устройства вывода информации

Цель работы: изучить конструкцию и принципы работы устройств вывода информации ПК и ознакомиться с их основными техническими характеристиками.

Теоретический материал:

Введенная в компьютер информация преобразуется с помощью программ в некий конечный результат, который необходим человеку. Однако в компьютере этот результат обработки хранится в двоичном коде и совершенно непонятен человеку. Для преобразования двоичных кодов в форму, понятную человеку, необходимы специальные аппаратные средства, которые получили название устройств вывода.

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

Для нормальной работы устройства вывода, так же как и устройства ввода, необходимы управляющий блок (контроллер, или адаптер), специальные разъемы и электрические кабели и обязательно -- управляющая программа (драйвер). Только при выполнении этих условий устройство вывода обеспечивает необходимую человеку форму представления выводимых результатов в виде текста, изображения, звука и пр. Многообразие устройств вывода определяется различными физическими принципами, которые заложены в основу их работы.

Среди устройств вывода можно выделить по форме представления информации несколько классов: мониторы, принтеры, плоттеры, устройства звукового вывода.

Монитор предназначен для отображения символьной и графической информации.

Мониторы могут быть выполнены на базе электронно-лучевых трубок или в виде жидкокристаллических панелей.

У портативных компьютеров мониторы выполнены в виде жидкокристаллических панелей. Компактные размеры мониторов на жидких кристаллах, представляющих собой плоские экраны, а также отсутствие вредных факторов, влияющих на здоровье человека, делают данный вид мониторов все более популярным и для стационарных компьютеров.

Основными характеристиками мониторов, реализованных на базе электронно-лучевой трубки, являются:

- разрешающая способность экрана,

- расстояние между точками на экране,

- длина диагонали экрана.

Разрешающая способность экрана. Любое изображение на экране представляется набором точек, которые называются пикселями (от англ. Picture's ELement -- элемент картины). Число точек по горизонтали и вертикали экрана определяет разрешающую способность монитора. Стандартный режим работы современного монитора поддерживает разреше ние 800x600, 1024x768 точек и другие режимы. Чем выше разрешающая способность монитора, тем качественнее изображение.

В текстовом режиме на экран выводятся только известные компьютеру символы, а в графическом - любое изображение, состоящее из точек. Для представления любого символа в текстовом режиме используется фиксированное количество пикселей, например 8x8 или 8x14.

Мониторы бывают черно-белые (монохромные) и цветные. Цветные изображения получаются путем смешивания трех базовых цветов: красного, зеленого, синего. Базовые цвета создаются тремя электронными лучами, каждый из которых отвечает за свой цвет. Все многообразие оттенков объясняется суммированием базовых цветов в различных пропорциях.

Расстояние между точками на экране . Четкость изображения на мониторе определяется расстоянием между точками на экране, или величиной шага («размером зерна»). Значение данного параметра колеблется от 0,22 до 0,43 мм. Чем меньше эта величина, тем качественнее изображение.

Длина диагонали экрана. Этот параметр измеряется в дюймах и колеблется в диапазоне от 9" до 41". Выбор размера монитора зависит от области использования персонального компьютера. Для учебных и бытовых целей наиболее популярными являются мониторы с диагональю 14 и 15 дюймов. Работа со специализированными графическими пакетами требует использования мониторов большей диагонали, например 17 дюймов. В системах автоматизированного проектирования, где необходимо одновременно отображать большой объем графической информации, для эффективной работы желательно использование мониторов с диагональю в 21 дюйм и более.

Разрешающая способность экрана во многом определяется соотношением длины диагонали и величины шага (таблица 20.1). Например, при размере диагонали 14 дюймов и величине шага 0,28 мм оптимальный режим работы монитора обеспечивается при разрешении 800 на 600 точек.

Видеокарта. Реально получаемые режимы работы монитора зависят от типа видеокарты, которая обеспечивает управление и взаимодействие монитора с персональным компьютером. Видеокарта, или видеоадаптер, устанавливается на системной плате в системном блоке компьютера и поставляется с набором программ-драйверов. Монитор, видеоадаптер и набор программ-драйверов образуют видеосистему персонального компьютера.

Для обеспечения возможности подключения к компьютеру телевизора или видеомагнитофона компьютер комплектуется видеоконвертором. TV-конвертор позволяет выводить компьютерное изображение на экран телевизора или производить запись на видеомагнитофон. PC-конверторы выполняют обратное преобразование, при котором изображение с экрана телевизора отображается на мониторе.

Все мониторы подлежат обязательной проверке на безопасность для здоровья человека. Поэтому при их покупке нужно требовать сертификат безопасности, подтверждающий качество работы купленного монитора и низкий уровень излучения (Low Radiation).

Принтеры предназначены для вывода результатов на бумагу. При этом происходит преобразование машинного представления информации в символы (буквы, цифры, знаки). Любой символ выводится на печать в виде множества точек. Формирование изображения осуществляется головкой печатающего устройства. Печать каждой строки производится в двух направлениях: печатающая головка двигается слева направо и справа налево. Переход к выводу следующей строки осуществляется с помощью специального механизма протягивания бумаги между валиками принтера. Функциональные возможности современных принтеров позволяют выводить различный текст, рисунки, графики не только на бумагу, но и на специальную пленку, например для создания слайдов.

Важнейшими характеристиками принтеров являются:

- ширина каретки принтера, определяющая максимально возможный формат документа: А4 или A3;

- скорость печати, определяющая число знаков или количество страниц, распечатываемых принтером в секунду или минуту;

- разрешающая способность принтера, определяющая качество печати как число точек на дюйм -- dpi (dots per inch) при выводе символа.

Плоттеры, иначе называемые графопостроителями, предназначены для вывода графической информации, создания схем, сложных архитектурных чертежей, художественной и иллюстративной графики, карт, трехмерных изображений. Плоттеры используются для производства высококачественной цветной документации и являются незаменимыми для художников, дизайнеров, оформителей, инженеров, проектировщиков.

Размеры выходных документов на плоттере превышают размеры документов, которые можно создавать с помощью принтера. Максимальная длина печатаемого материала ограничена, как правило, длиной рулона бумаги, а не конструкцией плоттера.

Изображение на бумаге формируется с помощью печатающей головки. Точка за точкой изображение наносится на бумагу (кальку, пленку), отсюда и название графопостроителя -- плоттер (от англ. to plot -- вычерчивать чертеж).

К основным характеристикам плоттеров относятся:

- скорость вычерчивания изображения, измеряемая в миллиметрах в секунду;

- скорость вывода, определяемая количеством условных листов, распечатываемых в минуту;

- разрешающая способность, измеряемая, аналогично принтеру, в dpi (количество точек на дюйм).

Устройства звукового вывода. Трудно представить себе современный компьютер молчаливым, без возможности услышать различные звуки -- сигналы, музыку, человеческую речь. Для этого к компьютеру подсоединяют колонки или наушники, которые преобразуют данные в двоичном представлении в звук.

Устройства голосового вывода при наличии соответствующих программ в компьютере могут воспроизводить звуки, подобные?человеческой речи.

Примеры использования речевого вывода мы находим в современных супермаркетах на выходном контроле для подтверждения покупки, в телефонных устройствах, в автомобильном оборудовании. Широкое распространение эти устройства находят также в образовании при обучении иностранным языкам.

Задания:

1. В рабочей тетради начертите схему классификации устройств выводы информации.

2. Что такое система отображения ПК и какие элементы она включает?

3. Составьте в рабочей тетради таблицу со сравнительной характеристикой основных типов мониторов.

4. Охарактеризуйте способы подключения компьютерных систем к электронно-лучевому или жидкокристаллическому монитору.

5. Какие стандарты поддерживают видеоадаптеры?

6. Дайте характеристику плате видеозахвата.

7. Опишите принцип голосового ввода.

8. Посмотреть информацию о видеоадаптере и драйвере, установленных в системе на рабочем ПК.

9. В рабочей тетради опишите значение микросхемы памяти для принтера.

Контрольные вопросы:

1. В чём состоит отличие монохромных и цветных мониторов?

2. Как вы понимаете термин «разрешающая способность экрана»?

3. Как проводится тестирование мониторов?

4. Перечислите основные технологии печати. Чем они отличаются?

5. В чем состоит основной принцип работы матричного принтера?

6. В чем состоит основной принцип работы струйного принтера?

7. Опишите принцип функционирования плоттеров и их типы.

8. Каково применение устройств звукового вывода?

9. Для чего используется интерпретатор в принтере? Какой процесс называется растеризацией?

Задание на дом.

Выполнить отчет по практической работе.



Практическая работа № 20

Тема: Архитектура вычислительной системы

Цель работы: научиться определять архитектуру вычислительной системы, согласно ее классификации; освоить технологию проведения аппаратного мониторинга ПК при помощи специализированных утилит.

Теоретический материал:

Под вычислительной системой (ВС) принято понимать совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих процессоров или ЭВМ, периферийного оборудования и программного обеспечения, предназначенную для подготовки и решения задач пользователей. Отличительной особенностью ВС по отношению к ЭВМ является наличие в них нескольких вычислителей, реализующих параллельную обработку. Создание ВС преследует следующие основные цели: повышение производительности системы за счет ускорения процессов обработки данных, повышение надежности и достоверности вычислений, предоставление пользователям дополнительных сервисных услуг и т.д.

...