Теоретические вопросы по курсу "Информатика"

Принцип действия

 

Основным элементом  сканера является CCD-матрица (Charge Coupled Device - устройство с зарядовой связью) или PMT (PhotoMultiplier Tube - фотомножитель). Колбы-фотомножители используются лишь в сложных и дорогих барабанных профессиональных сканерах, поэтому далее рассмотрен лишь принцип действия сканеров с CCD-матрицей.

 

CCD-матрица - это набор  диодов, которые реагируют на  свет при действии внешнего  напряжения. От качества матрицы зависит качество распознавания изображения. Дешевые модели распознают наличие/отсутствие цвета, сложные модели - оттенки серого цвета, еще более сложные - все цвета. Сканируемый объект, освещается ксеноновой лампой или набором светодиодов. Отраженный луч с помощью системы зеркал или линз проектируется на CCD-матрицу. Под действием света и внешнего напряжения, матрица генерирует аналоговый сигнал, который изменяется при перемещении относительно ее листа и интенсивности отображения разных элементарных фрагментов. Сигнал подается на аналогово-цифровой преобразователь, где он оцифровуется (представляется в виде набора нулей и единиц) и передается в память компьютера. Существует два способа сканирования: перемещение листа относительно неподвижной CCD-матрицы или перемещение светочувствительного элемента при неподвижном листе.

Классификация сканеров

 

Существует немало моделей  сканеров, которые различаются методом  сканирования, допустимым размером оригинала  и качеством оптической системы. По способу организации перемещения считывающего узла относительно оригинала сканеры делятся на планшетные, барабанные и ручные. В планшетных сканерах оригинал кладут на стекло, под которым двигается оптико-электронное считывающее устройство. В барабанных сканерах оригинал через входную щель втягивается барабаном в транспортный тракт и пропускается мимо неподвижного считывающего устройства. Барабанные сканеры не дают возможности сканировать книги, переплетенные брошюры и т.п.. Ручной сканер необходимо плавно перемещать вручную по поверхности оригинала, что не очень удобно. При систематическом использовании лучше иметь, хоть и более дорогой, настольный планшетный сканер.

Основные технические  характеристики сканеров:

 

Разрешающая способность. Сканер рассматривает любой объект как набор отдельных точек (пикселов). Плотность пикселов (количество на единицу площади) называется разрешающей способностью сканера и измеряется в dpi (dots per inch - точек на дюйм). Пиксели располагаются строками, образовывая изображение. Процесс сканирования происходит по строкам, вся строка сканируется одновременно. Обычная разрешающая способность сканера составляет 200-720 dpi. Большее значение (свыше 1000) отображает интерполяционную разрешающую способность, достигаемую программным путем с использованием математической обработки параметров расположенных возле точек изображения.

 

Качество отсканированного материала зависит также от оптической разрешающей способности (определяется количеством светочувствительных  диодов CCD-матрицы на дюйм) и механической разрешающей способности (определяется дискретностью движения светочувствительного элемента или системы зеркал относительно листа). Выбор разрешающей способности определяется дальнейшим применением результатов сканирования: для художественных изображений, печатаемых на фотонаборных машинах разрешающая способность должна составлять 1000-1200 dpi, для печати изображения на лазерном или струйном принтере - 300-600 dpi, для просмотра изображения на экране монитора - 72-150 dpi, для распознавания текста - 200-400 dpi.

 

 Глубина представления  цветов. При преобразовании оригинала  в цифровую форму, сохраняются  данные о любом пикселе изображения.  Простые сканеры определяют наличие  или отсутствие цвета, результирующее  изображение будет черно-белым.  Для представления пикселов достаточно одного разряда (0 или 1). Для передачи оттенков серого между черным и белым цветом необходимо как минимум 4 разряда (16 оттенков) или 8 разрядов (256 оттенков). Чем больше разрядов, тем качественней передаются цвета. Большинство современных цветных сканеров поддерживает глубину цвета 24 разряда. Соответственно, сканер разрешает распознавать около 16 млн. цветов и можно качественно сканировать фотографии. На рынке сканеров есть модели, которые имеют глубину представления цвета 30 и 34 разряда.

 

 Динамический диапазон. Диапазон оптической плотности,  определяет спектр полутонов.  Оптическая плотность определяется  как отношение падающего света  к отраженному и колеблется  в диапазоне от 0,0 (абсолютно белое  тело) до 4,0 (абсолютно черное тело). Значение диапазона дополняется буквой D и определяет степень его чувствительности. Большинство планшетных сканеров имеют стандартный диапазон 2,4 D, неважно различают близкие оттенки одного цвета, но этого достаточно для непрофессионального пользователя.

 

 Метод сканирования. Качество сканированного цветного  изображения зависит от метода  накопления сканером данных. Различают  два основных метода, которые  отличаются количеством проходов CCD-матрицы над оригиналом. Первые  сканеры использовали 3-проходное сканирование. При каждом проходе сканировался один из цветов палитры RGB. Современные сканеры используют однопроходную методику, которая разделяет световой луч на составляющие с помощью призмы.

 

 Область сканирования. Максимальный размер сканируемого изображения. Ручные сканеры - до 105 мм, барабанные, планшетные сканеры - от формата А4 до Full Legar (8.5'x14').

 

 Скорость сканирования. Нет стандартной методики, которая  определяет производительность  сканера. Производители указывают  количество миллисекунд сканирования одной строки. Но нужно учитывать также способ подсоединения к компьютеру, драйвер, схему передачи цветов, разрешающую способность. Поэтому скорость сканирования определяется экспериментальным путем.

Модемы

 

Модем - это устройство, предназначенное для подсоединения компьютера к обычной телефонной линии. Название происходит от сокращения двух слов - Модуляция и Демодуляция.

 

Компьютер вырабатывает дискретные электрические сигналы (последовательности двоичных нулей  и единиц), а по телефонным линиям информация передается в аналоговой форме (то есть в виде сигнала, уровень которого изменяется непрерывно, а не дискретно). Модемы выполняют цифро-аналоговое и аналого-цифровое преобразования. При передаче данных, модемы накладывают цифровые сигналы компьютера на непрерывную частоту телефонной линии (модулируют ее), а при их приеме демодулируют информацию и передают ее в цифровой форме в компьютер. Модемы передают данные по обычным, то есть комутированным, телефонным каналам со скоростью от 300 до 56 000 бит в секунду, а по арендованным (выделенным) каналам скорость может быть и выше. Кроме того, современные модемы осуществляют сжатие данных перед отправлением, и соответственно, реальная скорость может превышать максимальную скорость модема.

 

По конструктивному выполнению модемы бывают встроенными (вставляются в системный блок компьютера в один из слотов расширения) и внешними (подключаются через один из коммуникационных портов, имеют отдельный корпус и собственный блок питания). Однако, без соответствующего коммуникационного программного обеспечения, важнейшей составляющей которого является протокол, модемы не могут работать. Наиболее распространенными протоколами модемов являются v.32 bis, v.34, v.42 bis и прочие.

 

Современные модемы для  широкого круга пользователей имеют встроенные возможности отправления и получения факсимильных сообщений. Такие устройства называются факсами-модемами. Также, есть возможность поддержки языковых функций, с помощью звукового адаптера.

 

На выбор типа модема влияют следующие факторы:

 цена: внешние модемы  стоят дороже, поскольку в цену  входит стоимость корпуса и  источника питания;

наличие свободных портов/слотов: внешний модем подсоединяется к  последовательному порту. Внутренний модем к слоту на материнской  плате. Если порты или слоты занятые, нужно выбрать одно из устройств;

удобство пользования: на корпусе внешнего модема имеются  индикаторы, отображающие его состояние, а также выключатель источника  питания. Для установки внешнего модема не нужно разбирать корпус компьютера.

8. Программное обеспечение. Классификация  ПО. Примеры

Программное обеспечение  – совокупность программ, ЭВМ, процедур и правил вместе со всей, связанной  с этими компонентами, документацией  позволяющей использовать ВТ для  решения конкретных задач.

 

Доля заработной платы в доходах фирмы – 46-56%.

 

1–вый этап : Разработка  ПО для собственных нужд;

 

2–ой этап : Становление  товарного производства программной  продукции. Появление и распространение  отчуждаемого и тиражируемого  продукта;

 

3–ий этап : Экстенсивное производство ПО;

 

4–ый этап : Переход  к интенсивному производству  ПО. Появляется технологическая  обработка ПО. Использование автоматизированных  и типовых средств обработки  (исходных прототипов).

 

Основные термины определяются: во–первых, стандартом ЕСПД (19.004) и ряд терминов определяется законом “О правовой охране программ для ЭВМ и баз данных” 1992 год.

 

Программное изделие (ПИ) – программа на носителе данных, являющаяся продуктом программного производства.

 

Программа – объективная  форма представления совокупности данных и команд, предназначенных для функционирования ЭВМ и других компьютерных устройств с целью получения определенного результата. Программа для ЭВМ – подготовительные материалы полученные в ходе ее разработки и порождаемые ею аудио–визуальные изображения.

 

ПИ – универсальное  изделие, предназначенное для широкого круга пользователей.

 

ПИ – изделие, предназначенное  для широкого употребления, оно должно быть тщательно документировано, чтобы  его могли использовать не только разработчики.

 

Программный продукт – любая  программная разработка, которая  может быть получена не только как  результат промышленного производства.

 

Программное средство (ПС) – программа, предназначенная для многократного  применения на различных объектах и  разработанная любым способом (чаще всего имеют ввиду – средства производства ПИ, и инструментарий для разработки ПИ).

 

Классификация ПО (по областям применения)

 

 

 

АП – средства контроля аппаратуры, диагностика работы аппаратуры.

 

ОС – управление ресурсами  ЭВМ (иногда объединяются с с/с программирования)

 

Система программирования – совокупность средств разработки программ. Обеспечивает автоматизацию  составления, отладки и испытания  программ (языковые средства, трансляторы, редакторы, отладчики, сервисные программы).

 

Прикладные программы  частного применения – эксплуатируются  на одном объекте, для которого и  были созданы.

 

ППП – отчуждаемое, тиражируемое ПО. Предназначено для групп объектов с общими свойствами в отношении  решаемой задачи. Тираж пакета зависит от его разновидности. На системное По приходится » 30% общего объема продаж, а на прикладное » 70%.

 

ППП – комплекс программных  средств и документов, предназначенных  для реализации функционально завершенного алгоритма обработки данных. Он обеспечивает автоматизацию создания рабочих программ, автоматизацию процесса решения задач.

 

Характерные черты (3 свойства) :

 

Содержит набор готовых  алгоритмических решений доводимых  до конкретной машинной реализации;

 

Содержит механизм настройки на параметры конкретного объекта применения;

 

Пакет ПП должен предусматривать  возможность дополнения его программами, привязывающими к специфике конкретного  объекта, а также к изменившимся во времени условиям эксплуатации.

 

Классификация ППП (по области применения)

 

 

 

 

Проблемно–ориентированное ППП предназначено для обработки  данных в рамках решения определенной задачи, ориентированной на обеспечение  потребностей конечного пользователя.

 

Методо–ориентированное  ППП реализуют тот или иной метод (математический) обработки информации.

 

Функциональные ППП  обеспечивают максимальную автоматизацию  программирования при решении конкретной задачи, от входного документа, включая  метод решения задачи и до выдачи выходного документа.

 

Методо–ориентированный пакет реализует лишь часть решения, связанную с данным методом.

 

ППП общего назначения повышают уровень автоматизации работ  при создании ПО.

 

Процедурные ППП –  автоматизируют создание ПО по реализации типовых процедур обработки информации (ввод, хранение, вывод, корректирование, обновление, упорядочивание, поиск, фильтрация файлов и т.д.)

 

Инструментальные средства программирования – генераторы программ, документаторы программ, дополнительные средства для отладки и проверки программ. Например, генераторы вывода табличных форм, генератор ввода–вывода (ГВВ), генератор экранных форм, генератор документации (FOXDOC) : создание программного документа – текст и описание программы.