Эволюция персональных компьютеров

 

Мышь

 

Назначение: управление курсором (указателем) мыши, ввод управляющей информации.

С появлением графических оболочек мышь стала  необходимой для эффективной  работы на компьютере.

Принцип работы. Мышь — небольшая коробочка  с кнопками. В ней — шарик, катающийся по поверхности стола. К шарику прижаты  два взаимно перпендикулярных ролика, которые он вращает. Датчики поворота ролика передают сигналы в компьютер. «Хвост» из проводов, по которым  идут сигналы, дал устройству имя  «мышь». Курсор мыши управляется перемещением мыши по столу. Управляющая информация вводится нажатием на кнопки мыши.

Мыши  бывают одно-, двух-, трёхкнопочные. Они  могут соединяться с компьютером  проводом или при помощи радиопередатчиков (беспроводные). Существуют оптические мыши без шарика, оснащённые фотоэлементами, и оптомеханические мыши. Разновидностью мыши можно считать трэкбол (trackball), который можно сравнить с мышью, которая лежит на спине шарообразным брюшком вверх.

Основные  пользовательские характеристики:

количество  нажатий кнопки до её отказа;

реакция на движение руки или баллистический эффект;

разрешающий шаг (разрешение);

дизайн  и удобство в работе (эргономичность).

Программная поддержка. Драйвер мыши поставляется вместе с устройством. Современные  операционные системы содержат драйверы для большинства манипуляторов  этого типа и автоматически при  включении компьютера подбирают  наиболее подходящий из них.

 

Сканер

 

Назначение. Сканер — устройство для перевода графической информации в цифровую. Функция сканера — получение  электронной копии документа, созданного на бумаге.

Ввод  данных в компьютер — это одна из самых утомительных и подверженных ошибкам операций, сканеры облегчают  эту работу.

Принцип работы. Лампа освещает сканируемый  текст, отражённые лучи попадают на фотоэлемент, состоящий из множества светочувствительных  ячеек. Каждая из них под действием  света приобретает электрический  заряд. Аналого-цифровой преобразователь  ставит в соответствие каждой ячейке числовое значение, и эти данные передаются в компьютер.

Сканеры бывают ручные, портативно-страничные, планшетно-офисные, сетевые (скоростные), широкоформатные; они могут быть чёрно-белые (до 64 оттенков серого) и  цветные (256 - 16 млн. цветов).

Ручные  сканеры внешне напоминают «мышь» большого размера, которую пользователь двигает  по сканируемому изображению. Однако ручное перемещение устройства по бумаге, небольшой размер охватываемой области  сканирования не обеспечивают достаточной  скорости и требуют тщательной состыковки отдельных участков изображения.

К настольным сканерам относятся планшетные, роликовые (портативно-страничные), барабанные и  проекционные сканеры.

Основной  отличительный признак планшетного  сканера — сканирующая головка  перемещается относительно неподвижной  бумаги. Они просты и удобны в эксплуатации, позволяют сканировать изображения как с отдельных листов, так и с книг, журналов.

У портативно-страничных сканеров бумага перемещается относительно сканирующей головки. Они довольно компактны, но отсканировать с их помощью рисунок из книги вряд ли получится. Этот тип сканеров используется для ввода страниц документов форматом от визитной карточки до А4, система  автоматической подачи бумаги обеспечивает равномерное сканирование по всей ширине листа.

Программная поддержка. Драйвер сканера предназначен для управления процессом сканирования и настройки основных параметров сканера. Иногда драйверы дополняются  средствами манипулирования отсканированными изображениями (изменить яркость, контрастность  и т. п.)- Сканеры могут использоваться для простого переноса картинок (фотографий, рисунков и пр.) в память компьютера или на экран дисплея, или же для  быстрого ввода текстовых документов. Во втором случае из графического изображения  необходимо выделить (распознать) буквы, цифры, пробелы, знаки табуляции, столбцы, то есть перевести изображение в  текстовый формат.

Распознанный  текст занимает гораздо меньше места  на диске, чем его отсканированный  оригинал. Для преобразования отсканированных  текстов в текстовые коды предназначены  программы оптического распознавания  символов (OCR — Optical Character Recognition).

 Кроме того, к устройствам ввода информации относятся:

 

Принтер

 

Назначение. Печатающее устройство для получения  «твёрдой» копии документа.

Современные принтеры позволяют печатать на различной  бумаге, на конвертах, специальных этикетках  и ярлыках, особой полиграфической  плёнке, ткани. Печать может быть как  однотонной, так и цветной.

Принцип работы. Все печатающие устройства подразделяются:

по способу  формирования изображений: на построчные, точечно-матричные, страничные;

по принципу работы: на ударные, игольчатые (ударно-матричные), струйные, лазерные, термографические.

Струйные  принтеры чрезвычайно надёжны и  весьма неприхотливы к качеству бумаги. Их производительность заметно выше, чем у матричных принтеров. Работают они настолько бесшумно, что фирма Canon в маркетинге своих струйных принтеров даже пользуется рекламным  девизом «The Sound of Silence» — «звучание  тишины».

Лазерные  принтеры работают очень тихо и значительно  быстрее игольчатых и струйных принтеров  и дают отпечатки замечательного качества — очень чёткие, контрастные. Благодаря такому качеству печати, страницы, отпечатанные на лазерном принтере, могут служить полиграфическим  макетом для изготовления печатных форм.

Цветные лазерные принтеры пока не идеальны. Для  получения цветного изображения  с качеством, близким к фотографическому, используются термографические принтеры или, как их еще называют, цветные  принтеры высокого класса. Основу печати составляет нагрев красителя и перенос  его на бумагу в жидкой или газообразной форме.

Основные  пользовательские характеристики (табл. 1, 2):

Разрешающая способность — число точек  на дюйм (измеряется в dpi) или, для игольчатых принтеров, число символов на дюйм (cpi). Например, разрешение 600 dpi означает, что  точка может быть помещена в любую  из 600 позиций в пределах одного дюйма. При этом нельзя забывать, что разрешение зависит от качества бумаги;

Скорость  печати определяется двумя факторами  — временем механической протяжки бумаги и скоростью обработки  поступающих данных. Для матричных  и струйных принтеров измеряется в знаках в секунду — cps (characters per second), для струйных и лазерных — в страницах в минуту.

Объём памяти. Принтеры, как правило, оборудованы  процессором и внутренней памятью (буфером), которые принимают и  обрабатывают данные. Действует правило: чем больше памяти, тем лучше;

Сроки службы печатающей головки, картриджа, барабана определяются в документации к конкретной модели принтера.

В построчных принтерах на печатающей планке формируется  сразу вся строка. Каждый символ строки выбирается из готовых литер, которые запрессованы или отлиты на специальных пластинках (как в  пишущих машинках).

В точечно-матричных  устройствах печать осуществляется при помощи особой печатающей головки, которая имеет либо несколько  игл (обычно 9 или 24) либо сопла для  чернил. Головка передвигается горизонтально  над бумагой и отдельные иглы или сопла, подчиняясь командам компьютера, наносят на поверхность листа  краску (либо, ударяя по носителю через  красящую ленту, либо «выстреливая»  из сопла капельку чернил).

Изображение в лазерном принтере создается лазерным лучом на светочувствительном барабане внутри принтера. Там, где луч засвечивает  поверхность барабана, возникает  сильный электрический разряд и  в результате электростатического  взаимодействия в это место притягиваются  пылинки сухой краски — тонера. При прокатывании листа бумаги вдоль  барабана рисунок переносится на бумагу, а затем фиксируется за счёт нагрева или давления. В некоторых  моделях принтеров вместо лазера с успехом используются светодиоды, однако все принтеры, устроенные по такому принципу, принято называть лазерными.

 

 

Таблица 1. Основные пользовательские характеристики принтеров

	Типы принтеров
	Игольчатые	Струйные	Лазерные	Термографические
Разрешающая способность	10-20 cpi	360-720 dpi	300-600 dpi	300-600 dpi
Скорость печати	200-400 cps	200-800 cps; 2-8 страницы в минуту	4-24 страницы в минуту	0,1-0,7 страниц/мин
Объём памяти	4-64 Кб	4-64 Кб	1-8 Мб	1-16 Мб

 

Таблица 2. Характеристики принтеров по расходным материалам

Наименование	Ресурс
Печатающая головка 9-48 игл	100-300 млн. символов
Красящая лента	3 млн. символов
Чёрный картридж (струйный	500-1100 страниц
Цветной картридж (струйный)	250-700 страниц
Чёрный картридж (лазерный)	3000-20 000 страниц

 

Программная поддержка. Драйверы принтеров непрерывно развиваются. Есть драйверы, поддерживающие работу целого класса принтеров; для  некоторых принтеров используются только специальные драйверы. Как  правило, при покупке принтера редко  нужно заботиться о его драйвере, поскольку в настоящее время  операционные системы имеют обширный набор драйверов принтеров.

 

 

 

 

 

2. Классификация компьютеров.

 
Существуют различные классификации  компьютеров – 
• Классификация по назначению. 
• Классификация по уровню специализации. 
• Классификация по размеру. 
• Классификация по совместимости. 

Следует заметить, что любая классификация  является в некоторой мере условной, поскольку развитие компьютерной науки  и техники настолько бурное, что, например, сегодняшняя микроЭВМ не уступает по мощности миниЭВМ пятилетней давности и даже суперкомпьютерам недавнего  прошлого. Кроме того, зачисление компьютеров  к определенному классу довольно условно через нечеткость разделения групп, так и вследствии внедрения  в практику заказной сборки компьютеров, где номенклатуру узлов и конкретные модели адаптируют к требованиям  заказчика. 

Мы приведем классификацию, которую  используют ведущие производители  компьютеров:

• Суперкомпьютеры

• Персональные компьютеры: настольные, переносные,  наладонные  
• Мэйнфреймы  
• Серверы  

Мэйнфреймы:  Это большие компьютеры, с высоким  быстродействием и большими вычислительными  ресурсами, которые могут обрабатывать большое количество данных и выполнять  обработку запросов одновременно нескольких тысяч пользователей.  Мэйнфреймы выполнены с избыточными техническими характеристиками, что делает их очень надежными.Физически мэйнфреймы имеют один корпус - системный блок размером со шкаф, к которому могут подключаться терминалы (терминал состоит из монитора и клавиатуры).	Мэйнфрейм IBM zSeries 990  2003 г.
используются мэйнфреймы для хранения и обработки больших баз данных, а также крупных web-узлов с большим  количеством одновременных обращений.
Серверы: Это компьютеры, которые служат центральными узлами в компьютерных сетях. На серверах устанавливается программное обеспечение, позволяющее управлять работой  сети.  На серверах хранится информация, которой могут пользоваться все компьютеры, подключенные к сети. От сервера зависит работоспособность всей сети и сохранность баз данных и другой информации, поэтому серверы имеют несколько резервых дублирующих систем хранения данных, электропитания, возможность замены неисправных блоков без прерывания работы.	Сервер Hewlett Packard rp 8400  2003 г.
Серверы могут содержать от нескольких процессоров до нескольких десятков процессоров.  По технологической совместимости серверы бывают IBM совместимыми и Macintosh-совместимыми.           3.Персональные  компьютеры и рабочие станции Персональные компьютеры (ПК) появились в результате эволюции миникомпьютеров при переходе элементной базы машин с малой и средней степенью интеграции на большие и сверхбольшие интегральные схемы. ПК, благодаря своей низкой стоимости, очень быстро завоевали хорошие позиции на компьютерном рынке и создали предпосылки для разработки новых программных средств, ориентированных на конечного пользователя. Это прежде всего - "дружественные пользовательские интерфейсы", а также проблемно-ориентированные среды и инструментальные средства для автоматизации разработки прикладных программ. Миникомпьютеры стали прародителями и другого направления развития современных систем - 32-разрядных машин. Создание RISC-процессоров и микросхем памяти емкостью более 1 Мбит привело к окончательному оформлению настольных систем высокой производительности, которые сегодня известны как рабочие станции. Первоначальная ориентация рабочих станций на профессиональных пользователей (в отличие от ПК, которые в начале ориентировались на самого широкого потребителя непрофессионала) привела к тому, что рабочие станции - это хорошо сбалансированные системы, в которых высокое быстродействие сочетается с большим объемом оперативной и внешней памяти, высокопроизводительными внутренними магистралями, высококачественной и быстродействующей графической подсистемой и разнообразными устройствами ввода/вывода. Это свойство выгодно отличает рабочие станции среднего и высокого класса от ПК и сегодня.     4.Эволюция персональных компьютеров Развитие микроэлектроники привело  к появлению микроминиатюрных интегральных электронных элементов, пришедших  на смену полупроводниковым диодам и транзисторам и ставших основой  для развития и использования  ПК. Эти компьютеры имели ряд достоинств: были компактны, просты в применении и относительно дешевы. В 1971 г. компания Intel создала микропроцессор i4004, а в 1974 г. – i8080, оказавший огромное влияние на развитие микропроцессорной техники. Данная компания по сей день остается лидером на рынке производства микропроцессоров для ПК. Вначале ПК разрабатывались на базе 8-разрядных микропроцессоров. Одним  из первых производителей компьютеров  с 16-разрядным микропроцессором стала  компания IBM, до 1980-х гг. специализировавшаяся на производстве больших ЭВМ. В 1981 г. она впервые выпустила ПК, в котором использовался принцип открытой архитектуры, позволивший изменить конфигурацию компьютера и улучшить его свойства. В конце 1970-х гг. и другие крупные  компании ведущих стран (США, Японии и т. д.) приступили к разработке ПК на базе 16-разрядных микропроцессоров. В 1984 г. появился TIKMacintosh фирмы Apple – конкурента компании IBM. В середине 1980-х гг. были выпущены компьютеры на базе 32-разрядных микропроцессоров. В настоящее время имеются 64-разрядные системы. По виду значений основных параметров и с учетом применения выделяют следующие  группы средств вычислительной техники: • суперЭВМ – уникальная сверхпроизводительная система, используемая при решении сложнейших задач, при больших вычислениях; • сервер – компьютер, предоставляющий собственные ресурсы другим пользователям; существуют файловые серверы, серверы печати, серверы баз данных и др.; • персональный компьютер – компьютер, предназначенный для работы в офисе или дома. Настроить, обслужить и установить программное обеспечение компьютеров этого вида может сам пользователь; • профессиональная рабочая станция – компьютер, обладающий огромной производительностью и предназначенный для профессиональной деятельности в некоторой области. Чаще всего его снабжают дополнительным оборудованием и специализированным программным обеспечением; • ноутбук – переносной компьютер, обладающий вычислительной мощностью ПК. Он может в течение некоторого времени функционировать без питания от электрической сети; • карманный ПК (электронный органайзер), не превосходящий по размерам калькулятор, клавиатурный или бесклавиатурный, по своим функциональным возможностям похож на ноутбук; • сетевой ПК – компьютер для делового применения с минимальным набором внешних устройств. Поддержка работы и установка программного обеспечения осуществляются централизованно. Его также применяют для работы в вычислительной сети и для функционирования в автономном режиме; • терминал – устройство, применяемое при работе в автономном режиме. Терминал не содержит процессора для выполнения команд, он выполняет только операции по вводу и передаче команд пользователя другому компьютеру и выдаче пользователю результата. Рынок современных компьютеров  и число выпускаемых машин  определяются рыночными потребностями.   Заключение В настоящем времени трудно назвать те области человеческой деятельности, успехи в которых не были бы связаны с использованием компьютера. Сфера применения компьютера постоянно расширяется, существенно  влияя на развитие производительных сил нашего общества. Непрерывно изменяются технико-экономические характеристики компьютера, например, такие, как быстрота действия, ёмкость памяти, надёжность в работе, стоимость, удобства в эксплуатации, габаритные размеры, потребляемая мощность и др. В широком понимании всякий компьютер рассматривается как  преобразователь информации. При  этом под информацией понимается различные сведения о тех или  иных явлениях природы, событиях общественной жизни или процессах, протекающих  в технических устройствах. Рассмотренная  выше тема дает наглядное представление  о том, какое ведущее место  в жизни общества занимают в настоящее  время персональные компьютеры, сфера  применения которых безгранична.