Теоретические вопросы по курсу "Информатика"

 

В каждом бите памяти может  храниться в данный момент одно из двух значений: нуль или единица. Использование двух знаков для представления информации называется двоичной кодировкой.

 

Данные и программы  в памяти компьютера хранятся в виде двоичного кода.

 

Один символ двухсимвольного  алфавита несет 1 бит информации.

 

В одном бите памяти содержится один бит информации.

 

Битовая структура определяет первое свойство внутренней памяти компьютера - дискретность. Дискретные объекты  составлены из отдельных частиц. Например, песок дискретен, так как состоит  из песчинок. "Песчинками" компьютерной памяти являются биты.

 

Второе свойство внутренней памяти компьютера - адресуемость. Восемь расположенных подряд битов памяти образуют байт. Вы знаете, что это слово также обозначает единицу количества информации, равную восьми битам. Следовательно, I одном байте памяти хранится один байт информации.

 

Во внутренней памяти компьютера все байты пронумерованы. Нумерация начинается с нуля.

 

Порядковый номер байта  называется его адресом.

 

Принцип адресуемости означает, что:

 

Запись информации в  память, а также чтение ее из памяти производится по адресам.

 

Память можно представить  как многоквартирный дом, в котором  каждая квартира - это байт, а номер  квартиры - адрес. Для того чтобы  почта дошла по назначению, необходимо указать правильный адрес. Именно так, по адресам, обращается процессор к внутренней памяти компьютера.

 

В современных компьютерах  имеется еще один вид внутренней памяти, который называется постоянным запоминающим устройством - ПЗУ. Это  энергонезависимая память, информация из которой может только читаться.

 

Носители и устройства внешней памяти. Устройства внешней памяти - это устройства чтения и записи информации на внешние носители. Информация на внешних носителях хранится в виде файлов. Что это такое, подробнее вы узнаете позже.

 

Важнейшими устройствами внешней памяти на современных компьютерах являются накопители на магнитных дисках (НМД), или дисководы.

 

Кто не знает, что такое  магнитофон? На магнитофон мы привыкли записывать речь, музыку, а затем  прослушивать записи. Звук записывается на дорожках магнитной ленты с  помощью магнитной головки. С помощью этого же устройства магнитная запись снова превращается в звук.

 

НМД действует аналогично магнитофону. На дорожки диска записывается все тот же двоичный код: намагниченный  участок - единица, ненамагниченный - нуль. При чтении с диска эта запись превращается в нули и единицы в битах внутренней памяти.

7. Устройства ввода-вывода ПК. Периферийные устройства.

Периферийными или внешними устройствами называют устройства, размещенные  вне системного блока и задействованные  на определенном этапе обработки информации. Прежде всего - это устройства фиксации выходных результатов: принтеры, плоттеры, модемы, сканеры и т.д. Понятие "периферийные устройства" довольно условное. К их числу можно отнести, например, накопитель на компакт-дисках, если он выполнен в виде самостоятельного блока и соединен специальным кабелем к внешнему разъему системного блока. И наоборот, модем может быть внутренним, то есть конструктивно выполненным как плата расширения, и тогда нет оснований относить его к периферийным устройствам.

Принтеры

 

Принтеры предназначены  для вывода информации на твердые  носители, большей частью на бумагу. Существует большое количество разнообразных  моделей принтеров, которые различаются  по принципу действия, интерфейсу, производительности и функциональным возможностями. По принципу действия различают: матричные, струйные и лазерные принтеры.

Матричные принтеры

 

До недавнего времени  являлись самыми распространенными  устройствами вывода информации, поскольку  лазерные были дорогими, а струйные малонадежными. Основным преимуществом является низкая цена и универсальность, то есть возможность печатать на бумаге любого качества.

Принцип действия

 

Печать происходит при  помощи встроенной в печатающий узел матрицы, состоящей из нескольких иголок. Бумага втягивается в принтер с помощью вала. Между бумагой и печатающим узлом располагается красящая лента. При ударе иголки по ленте, на бумаге появляются точки. Иголки, расположенные в печатающем узле управляются электромагнитом. Сам печатающий узел передвигается по горизонтали и управляется шаговым двигателем. Во время продвижения печатающего узла по строке, на бумаге появляются отпечатки символов, состаящие из точек. В памяти принтера хранятся коды отдельных букв, знаков и т.п.. Эти коды определяют, какие иголки и в какой момент следует активизировать для печати определенного символа.

 

Матрица может иметь 9, 18 или 24 иголки. Качество печати 9-иголочными принтерами невысокая. Для повышения  качества, возможна печать 2-х и 4-х  кратным прохождением узла по строке. Для современных матричных принтеров стандартом является матрица с 24 иглами. Иголки расположены в два ряда по 12 в каждом. Качество печати значительно выше. Матричные принтеры разрешают печатать сразу несколько копий документа. Для этого листы перекладывают копировальной калькой. Матричные принтеры не требовательны и могут печатать на поверхности любой бумаги - картоне, рулонной бумаге и т.п..

Характеристики матричных  принтеров:

Скорость печати. Измеряется количеством знаков, печатаемых за секунду. Единица измерения cps (character per second - символов в секунду). Производители указывают максимальную скорость печати в черновом режиме (однопроходная печать). Однако, при выборе принтера следует учитывать, что для режима повышенного качества, а также при выводе графических изображений, скорость значительно ниже.

Объем памяти. Матричные  принтеры оборудованы внутренней памятью (буфером), которая принимает данные от компьютера. В дешевых моделях  объем буфера составляет 4-6 Кбайт. В  более дорогих больше 200 Кбайт. Чем больше памяти, тем реже принтер обращается к компьютеру за определенной порцией данных, что позволяет центральному процессору выполнять другие задачи. Печать может происходить в фоновом режиме.

Разрешающая способность. Измеряется количеством точек, печатаемых на одном дюйме. Единица измерения dpi (dot per inch - точек на дюйм). Этот показатель важен для печати графических изображений.

 Цветная печать. Существует  несколько моделей цветных матричных  принтеров. Но, качество печати 24-иголчатым  принтером с применением разноцветной ленты намного хуже, чем качество печати на струйном принтере.

 Шрифты. В памяти  многих принтеров хранится широкий  набор шрифтов. Но печать может  осуществляться любым шрифтом  True Type, разработанных для операционной  системы Windows.

Струйные принтеры

 

Первые струйные принтеры выпустила фирма Hewlett Packard. Принцип  действия похож на принцип действия матричных принтеров, но вместо иголок в печатающем узле расположены капиллярные  распылители и резервуар с  чернилами. В среднем, число распылителей от 16 до 64, но существуют модели, где количество распылителей для черных чернил до 300, а для цветных до 416. Резервуар с чернилами может располагаться отдельно и через капилляры соединяться с печатающим узлом, а может быть встроенным в печатающий узел и заменяться вместе с ним. Каждая конструкция имеет свои недостатки и преимущества. Встроенный в печатающий узел резервуар представляет собой конструктивно отдельное устройство (картридж), его очень легко заменить. Большинство современных струйных принтеров разрешают использовать картриджи для черно-белой и цветной печати.

Принцип действия

 

Существует два метода распыления чернила: пьезоэлектрический метод и метод газовых пузырьков. В первом, в распылител пьезоэлектрического  узла установлен плоский пьезоэлемент, связанный с диафрагмой. При печати он сжимает и разжимает диафрагму, вызывая распыление чернил через распылитель. При попадании потока аэрозоля на носитель, печатается точка (используется в моделях принтеров фирм Epson, Brother). При методе газовых пузырьков, каждый распылитель оборудован нагревающим элементом. При прохождении сквозь элемент микросекундного импульса тока, чернила нагреваются до температуры кипения, и образуются пузырьки, выдавливающие чернила из распылителя, которые образовывают отпечатки на носителе (используется в моделях принтеров фирм Hewlett Packard, Canon).

 

Цветная печать выполняется  путем смешивания разных цветов в  определенных пропорциях. Преимущественно, в струйных принтерах реализуется  цветовая модель CMYK (Cyan-Magenta-Yellow). Смешивание цветов не может дать чистый черный цвет и потому в составную модели входит черный цвет (Black). При цветной печати картридж имеет 3 или 4 резервуара с чернилами. Печатающий узел проходит по одному месту листа несколько раз, нанося нужное количество чернил разного цвета. После смешивания чернил, на листе появляется участок нужного цвета.

Характеристики струйных принтеров:

Скорость печатания. Печать в режиме нормального качества составляет 3-4 страницы в минуту. Цветная печать немного дольше.

Качество печатания. Дорогие  модели струйных принтеров с большим  количеством распылителей обеспечивают высокое качество изображения. Но большое  значение имеет качество и толщина  бумаги. Чтобы избавиться эффекта  растекания чернил, некоторые принтеры применяют подогрев бумаги.

Разрешающая способность. Для печати графических изображений  разрешающая способность составляет от 300 до 720 dpi.

Выбор носителя. Печать невозможна на рулонной бумаге.

 

Основным недостатком  является засыхание чернил в распылителях. Устранить это можно лишь заменой картриджа. Чтобы не допустить засыхания, принтеры оборудованы устройствами очищения распылителей. По цене и качеству струйные принтеры идеально подходят для домашнего пользования. Заправка чернилами не является дорогой и банки чернил хватает на несколько лет.

Лазерные принтеры

 

Современные лазерные принтеры позволяют достичь более высокого качества печати. Качество приближено к фотографическому. Основным недостатком  лазерных принтеров является высокая  цена, но цены имеют тенденцию к снижению.

Принцип действия

 

У большинства лазерных принтеров используется механизм печати, как в копировальных аппаратах. Основным узлом является подвижный  барабан, который наносит изображения  на бумагу. Барабан представляет собой  металлический цилиндр, покрытый слоем полупроводника. Поверхность барабана статически заряжается разрядом. Луч лазера, направленный на барабан, изменяет электростатический заряд в точке попадания и создает на поверхности барабана электростатическую копию изображения. После этого, на барабан наносится слой красящего порошка (тонера). Частицы тонера притягиваются лишь к электрически заряженным точкам. Лист втягивается с лотка и ему передается электрический заряд. При наложении на барабан, лист притягивает на себя частицы тонера с барабана. Для фиксации тонера, лист снова заряжается и проходит между валами, нагретыми до 180 градусов. По окончании, барабан разряжается, очищается от тонера и снова используется.

 

При цветной печати изображение  формируется смешиванием тонеров разного цвета за 4 прохода листа через механизм. При каждом проходе на бумагу наносится определенное количество тонера одного цвета. Цветной лазерный принтер является сложным электронным устройством с 4 резервуарами для тонера, оперативной памятью, процессором и жестким диском, что соответственно увеличивает его габариты и цену.

Основные характеристики лазерных принтеров:

 Скорость печатания.  Определяется скоростью механического  протягивания листа и скоростью  обработки данных, поступающих с  компьютера. Средняя скорость печати 4-16 страниц за минуту.

Разрешающая способность. В современных лазерных принтерах  достигает 2400 dpi. Стандартным считается  значение в 300 dpi.

Память. Работа лазерного  принтера связана с огромными  вычислениями. Например, при разрешающей способности 300 dpi, на странице формата А4 будет почти 9 млн. точек, и нужно рассчитать координаты каждой из них. Скорость обработки информации зависит от тактовой частоты процессора и объема оперативной памяти принтера. Объем оперативной памяти черно-белого лазерного принтера составляет не меньше 1 Мбайт, в цветных лазерных принтерах значительно больше.

Бумага. Используется качественная бумага формата А4. Существуют модели для формата А3. В некоторых  лазерных принтерах есть возможность  использования рулонной бумаги.

 

Срок и качество работы лазерного принтера зависит от барабана. Ресурс барабана дешевых моделей - 40-60 тысяч страниц.

Подсоединение принтера

 

После физического подсоединения  к компьютеру, принтер нужно программно установить и настроить. В Windows процессом печати руководит не программа, а операционная система. Поэтому настройка выполняется с помощью программы Control Panel, после чего принтер становится доступным для всех программ. Управление принтером осуществляют драйверы. Они поставляются вместе с принтером, но драйверы популярных моделей содержатся в комплекте Windows. При отсутствии "родного" драйвера, можно попробовать подобрать похожий из набора существующих драйверов или найти в Интернете на сайте фирмы-производителя.

Сканеры

 

Сканер - это устройство, позволяющее вводить в компьютер черно-белое или цветное изображения, считывать графическую и текстовую информацию. 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. Сканированная информация после обрабатывается с помощью специального программного обеспечения (например, программой FineReader) и сохраняется в виде текстового или графического файла.