Принцип действия компьютера

                                                              -7-

генерирует и выдаёт управляющие сигналы, необходимые для перемещения данных в компьютере, и сообщает АЛУ, что делать дальше. Хотя большинство компьютеров имеет архитектуру фон Неймана, используются и другие архитектуры. Есть два типа ЦП с архитектурой фон Неймана, обозначаемых CISC (для компьютеров со сложным набором команд) и RISC (для компьютеров с упрощённым набором команд). Для процессоров обоих этих типов приближается ситуация, когда скорость вычислений ограничивается необходимостью выполнять всё на одном процессоре. Некоторые суперкомпьютеры, такие, как многопроцессорная машина, решают эту проблему путём использования параллельных матриц неймановских процессоров. Многопроцессорные машины используются там, где должны обрабатываться большие массивы сходных данных, например при прогнозировании погоды и в графике высокого разрешения. Параллельная машина распределяет данные между процессорами и выполняет расчёты одновременно. Ещё один вид машины с параллельными процессорами- кластерный, или нейрокомпьютер,- использует очень простые микропроцессоры. Каждый из них действует подобно нейрону, отвечая на сигналы от нескольких различных входов. Нейрокомпьютеры могут обучаться: при поступлении новых данных они настраивают реакции индивидуальных микропроцессоров и изменяют пути взаимосвязей. Эти компьютеры не программируются с помощью алгоритмов, используемых в других цифровых компьютерах; связи, алгоритмы отклика и законы обучения задаются программистом.

Внутренние коммуникации. Компьютер должен иметь центральный канал коммуникаций, соединяющий все основные подсистемы. Во многих компьютерах этот канал называется шиной. Многие мини и микрокомпьютерные системы содержат соответствующую универсальную шину, которая может подключать к компьютеру различные специализированные функции. Компьютер с такой шиной можно модернизировать постепенно по мере увеличения требований или изменений технологии.

Ввод и вывод. Цель функции ввода в компьютере- преобразование поступающей извне информации в двоичные числа. Функция вывода- обратный процесс- преобразует двоичные числа в визуальные изображения, печатные знаки, звуки, управляющие напряжения и т.п. По существу всё, что измеримо и может быть преобразовано в электрический аналог двоичных чисел, может быть использовано компьютером. Всё, что компьютер способен вычислить, может, в свою

                                                             -8-

очередь, конвертироваться в форму, понимаемую человеком или другими машинами. Один из часто используемых вводов-выводов содержит два устройства: аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи. Первый превращает напряжения, такие, как в аналоговом компьютере, в двоичные числа; другой преобразует двоичные числа в напряжения.

 

4. УСТРОЙСТВА ВВОДА ИНФОРМАЦИИ.

К основным устройствам ввода информации в персональный компьютер относятся следующие устройства: клавиатура, мышь, шар (track-ball), сканер, графический планшет (digitizer) и т. д.

Клавиатура

Является одним из первым и наиболее необходимым на настоящий момент устройством для ввода буквенно-символьной информации в ПК.

Устройство. Клавиатура представляет собой совокупность датчиков, воспринимающих давление на клавиши и замыкающих определенную электрическую цепь, со стандартным разъемом (PS/2, USB) и интерфейсом для подключения к системной плате компьютера. Длительное время выпускались клавиатуры с механическими датчиками. Современные клавиатуры - мембранного типа. Переключатель представляет собой набор мембран: активная - верхняя, пассивная - нижняя, разделяющая.

Внутри корпуса клавиатуры помимо датчиков расположены электронные платы дешифрации сигнала. Обмен данными между клавиатурой и системной платой осуществляется 11-битовыми блоками (8 разрядов плюс служебная информация) по 2-проводному кабелю (сигнал и земля). Клавиатура содержит внутренний контроллер, позволяющий производить самотестирование в момент подключения (одновременная индикация светодиодов «NumLock», «CapsLock», «ScrollLock»), управляющий индикаторами и обеспечивающий связь с системной платой ПК посредством последовательного интерфейса.

Принцип работы. Принцип работы клавиатуры заключается в сканировании переключателей клавиш. Замыканию и размыканию любого из переключателей соответствует уникальный цифровой код (scan code) размером 1 байт. На системной плате прием и обработку сигналов от клавиатуры выполняет специальная микросхема –

                                                          -9-

контроллер клавиатуры.

Внутренний микропроцессор клавиатуры обрабатывает специальный сигнал, поступающий к нему после нажатия любой клавиши и, преобразуя его, последовательно передает центральному процессору сканируемый код. Каждое нажатие клавиши формирует два кода: один по нажатию, другой по освобождению клавиши.

Клавиатура в своей собственной специальной памяти запоминает, какая клавиша была нажата (обычно в памяти клавиатуры может храниться до 20 кодов нажатых клавиш, если процессор не успевает ответить на прерывание). После передачи кода нажатой клавиши процессору эта информация из памяти клавиатуры исчезает.

Ввод символов с клавиатуры осуществляется только в той точке экрана, где располагается курсор.

 Манипуляторы

Хотя клавиатура еще вовсе не утратила значения для общения пользователя с компьютером, другое устройство ручного ввода информации - мышка - становится все более весомой и важной. Можно с уверенностью утверждать, что на современном компьютере работать без мышки стало почти невозможно: вы тут же увязните в графическом интерфейсе Windows и многих прикладных программ, работающих с окнами, меню, иконками и диалоговыми боксами (если только вы не ас клавиатурных сокращений).

Мышки бывают с двумя и тремя кнопками. Вообще-то практически для всех случаев жизни на мышке достаточно двух кнопок. Делом вкуса является также цвет и дизайн корпуса мышки. Выбор здесь огромный. Над этим старательно работают дизайнеры множества фирм, так что выбрать тут есть из чего.

Трекбол мало чем отличается от мышки. В сущности это та же самая мышка, но перевернутая «вверх ногами», точнее перевернутая вверх шаром. Если мышку надо возить по столу и, катая шарик, управлять перемещением маркера на экране, то в трекболе надо просто крутить пальцами или ладонью сам шарик в разные стороны.

Мышки вообще, как правило, более удобны, чем трекболы, но трекболы требуют меньше свободного места на рабочем столе. И если стол завален документами, книгами, чертежами, найти свободное место для мышки порой оказывается непросто

                                                         -10-

Помимо традиционных мышек, подключенных к компьютеру тоненьким кабелем, выпускаются беспроводные мышки, передающих информацию с помощью инфракрасных или радиолучей. «Мышь» характеризуется в основном разрешением, которое измеряется в dpi, то есть количество просканированных точек поверхности при перемещении на 1 дюйм. В последнее время добавилась пользовательская характеристика количества дополнительных кнопок и возможность их программирования, т. е. назначение им каких-либо функциональных возможностей (запуск и закрытие программ, скроллинг текста и т. д.).

 Сканер

Вводить изображение в компьютер можно разными способами, например, используя видеокамеру или цифровую фотокамеру. Еще одним устройством ввода графической информации в компьютер является оптическое сканирующее устройство, которое обычно называют сканером. Сканер позволяет оптическим путем вводить черно-белую или цветную печатную графическую информацию с листа бумаги. Отсканировав рисунок и сохранив его в виде файла на диске, можно затем вставить его изображение в любое место в документе с помощью программы текстового процессора или специальной издательской программы электронной верстки, можно обработать это изображение в программе графического редактора или отослать изображение через факс-модем на телефакс, находящейся на другом конце света.

Сканер это глаза компьютера. Первоначально они создавались именно для ввода графических образов, рисунков, фотоснимков, чертежей, схем, графиков, диаграмм. Однако, помимо ввода графики, в настоящее время они все шире используются в довольно сложных интеллектуальных системах OCD (Optical Character Recognition), то есть оптического распознания символов. Эти «умные» системы позволяют вводить в компьютер и читать текст.

 Дигитайзер

информация компьютер клавиатура сканер

Дигитайзер это еще одно устройство ввода графической информации, имеющее пока сравнительно узкое применение для некоторых специальных целей. Свое название дигитайзеры получили от английского digit цифра. То есть по-русски их можно назвать просто «оцифровыватели». Впрочем, есть и более благозвучное название –

                                                            -11-

цифровые преобразователи.

Обычно дигитайзеры выполняются в виде планшета. Поэтому такие устройства часто называют графическими планшетами. Применяется такой дигитайзер для поточечного координатного ввода графических изображений в системах автоматического проектирования, в компьютерной графике и анимации. Надо отметить, что это далеко не самый быстрый и удобный способ построения рисунков и чертежей, особенно в случае сложной геометрии. Но зато графический планшет обеспечивает наиболее точный ввод графической информации в компьютер.

Графический планшет обыкновенно содержит рабочую плоскость, рядом с которой находятся кнопки управления. На рабочую плоскость может быть нанесена вспомогательная координатная сетка, облегчающая ввод сложных изображений в компьютер, для ввода информации служит специальное перо или координатное устройство с «прицелом», подключенное кабелем к планшету. Сам дигитайзер также подключается к компьютеру кабелем через порт связи. Разрешающая способность таких графических планшетов не менее 100 dpi (точек на дюйм).

 Программное  обеспечение устройств ввода  информации

Каждое устройство, будь то простая мышь или сложный высокочувствительный сканер требует набор определенных команд, посредством которых компьютер распознает устройство и получает инструкцию по его применению. Такой набор команд в быту именуют драйверами устройства.

В настоящее время возможности подключаемых устройств настолько возросли, что ограничиваться только драйверами значит ограничить их использование простым пользователем. Поэтому производители устройств дополнительно снабжают свое детище подробной инструкцией пользователя в виде графической (часто мультимедийной) оболочки, которая доступно вводит его в курс дела и исключает неграмотное использование и именуется программным обеспечением.

Так большинство сканеров имеют программное обеспечение, позволяющее их использование в отсутствие профессиональных и дорогостоящих программ по распознаванию текста или обработке графических материалов.

Простая и неказистая мышь с помощью дополнительного

                                                          -12-

программного обеспечения превращается в колоссальное орудие управления компьютером или программами, поддерживающими так называемый «язык жестов».

                                                         

5. УСТРОЙСТВА ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ.

Периферийные устройства вывода предназначены для вывода информации в необходимом для оператора формате. Среди них есть обязательные (входящие в базовую конфигурацию ПК) и необязательные устройства.

 Мониторы

 
Монитор является необходимым устройством вывода информации. Монитор (или дисплей) позволяет вывести на экран алфавитно-цифровую или графическую информацию в удобном для чтения и контроля пользователем виде. В соответствии с этим, существует два режима работы: текстовый и графический. В текстовом режиме экран представлен в виде строк и столбцов. В графическом формате параметры экрана задаются числом точек по горизонтали и числом точечных строк по вертикали. Количество горизонтальных и вертикальных линий экрана называется разрешением. Чем оно выше, тем больше информации можно отобразить на единице площади экрана.  
 
Принтеры

 
Принтер – это широко распространенное устройство вывода информации на бумагу, его название образовано от английского глагола to print - печатать. Принтер не входит в базовую конфигурацию ПК. Существуют различные типы принтеров:

Типовой, матричный, струйный, лазерный, термический, принтер на технологии Micro Dry. 
 
Плоттеры (графопостроители).

 
Это устройство применяется только в определенных областях: чертежи, схемы, графики, диаграммы и т.п. Широкое применение нашли плоттеры совместно с программами систем автоматического

                                                           -13-

проектирования, где частью результатов работы программы становится конструкторская или технологическая документация. Незаменимы плоттеры и при разработках архитектурных проектов. 
Поле черчения плоттера соответствует форматам А0-А4, хотя есть устройства, работающие с рулоном не ограничивающие длину выводимого чертежа (он может иметь длину несколько метров). То есть различают планшетные и барабанные плоттеры. 
 
Проекционная техника

Мультимедиа-проекторы прочно вошли в нашу жизнь в конце XX столетия, и сейчас без них невозможно представить многие сферы человеческой деятельности. Это учебный процесс, презентации, шоу-бизнес и домашнее кино. Мультимедиа-проектор позволяет воспроизводить на большом экране информацию, получаемую от самых разнообразных источников сигнала: компьютера, видеомагнитофона, видеокамеры, фотокамеры, DVD-проигрывателя, игровой приставки. Современный проектор — наиболее совершенное звено в цепи эволюции проекционного оборудования, начало которой положили слайд-проекторы, позволяющие демонстрировать на большом экране фотографические диапозитивы. Им на смену пришли так называемые оверхед-проекторы, проецирующие изображения с просвечиваемых материалов больших размеров. Возможности современных мультимедиа-проекторов поистине безграничны по сравнению с их предшественниками. 
 
Аудиосистема