Файл: Учебник для вузов Общие сведения Аппаратное обеспечение.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.03.2024

Просмотров: 233

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Общие сведения об информационных процессах

Кодирование информации

Кодирование изображений Изображение – некоторая двумерную область, свойства каждой точ- ки (pixel, пиксель) которой могут быть описаны (координаты, цвет, про- зрачность…).Множество точек называется растром (bit map, dot matrix, raster) (см. рис. 1.12), а изображение, которое формируется на основе растра, называются растровым. На экране монитора всегда формируется растро- вое изображение, однако, для хранения может использоваться и векторное представление информация, где изображение представлено в виде набора графических объектов с их координатами и свойствами (линия, овал, пря- моугольник, текст и т. п.). Рис. 1.12. Растровое изображение на экране монитораНа мониторе и в растровых изображениях число пикселей по гори- зонтали и по вертикали называют разрешением(resolution). Наиболее ча- сто используются 1024×768 или 1280×800, 1280×1024 (для 15, 17 19), 720×576 (качество обычных DVD-фильмов), 1920×1080 и 1920×720 (теле- видение высокой четкости HDTV – стандарты 1080i и 720p). Каждый пик- сель изображения нумеруется, начиная с нуля слева направо и сверху вниз. Для представления цвета используются цветовые модели. Цветоваямодель(color model) – это правило, по которому может быть определен цвет. Самая простая двухцветная модель – битовая. В ней для описанияцвета каждого пикселя (чёрного или белого) используется всего один бит. Для представления полноцветных изображений используются не-сколько более сложных моделей. Известно, что любой цвет может быть представлен как сумма трёх основных цветов: красного, зелёного и синего. Если интенсивность каждого цвета представить числом, то любой цвет бу- дет выражаться через набор из трёх чисел. Так определяется наиболее из- вестная цветовая RGB-модель (Red-Green-Blue). На каждое число отводит- ся один байт. Так можно представить 224 цвета, то есть примерно 16,7 млн. цветов. Белый цвет в этой модели представляется как (1,1,1), чёрный – (0,0,0), красный (1,0,0), синий (0,0,1). Жёлтый цвет является комбинацией красного и зелёного и потому представляется как (1,1,0).Цветовая модель RGB была стандартизирована в 1931 г. и впервые использована в цветном телевидении. Модель RGB является аддитивноймоделью, то есть цвет получается в результате сложения базовых цветов. Существуют и другие цветовые модели, которые для ряда задач оказыва- ются более предпочтительными, чем RGB-модель. Например, для пред- ставления цвета в принтерах используется субтрактивная CMYK-модель (Cyan-Magenta-Yellow-blacK), цвет в которой получается в результате вы- читания базовых цветов из белого цвета. Белому цвету в этой модели соот- ветствует (0,0,0,0), чёрному - (0,0,0,1), голубому - (1,0,0,0), сиреневому - (0,1,0,0), жёлтому - (0,0,1,0). В цветовой модели HSV(Hue-Saturation- Value) цвет представляется через цвет, насыщенность и значение, а в мо- дели HLS(Hue-Lightness-Saturation) через оттенок, яркость и насыщен- ность. Современные графические редакторы, как правило, могут работать с несколькими цветовыми моделями.Кроме растрового изображения на экране монитора существуют гра- фические форматы файлов, сохраняющие растровую или векторную гра- фическую информацию. С такой информацией работают специальные про- граммы, которые преобразуют векторные изображения в растровые, отоб- ражаемые на мониторе. Кодирование звуковой информации Звук можно описать в виде совокупности синусоидальных волн определённых частоты и амплитуды. Частота волны определяет высоту звукового тона, амплитуда – громкость звука. Частота измеряется в герцах (Гц, Hz). Диапазон слышимости для человека составляет от 20 Гц до 17000 Гц (или 17 кГц).Задача цифрового представления звука сводится измерению интен- сивности звука через заданный интервал времени (например, 48 раз за 0,001 секунды). Принцип такого представления изображён на рис. 1.13.

Законодательство Российской Федерации о защите компьютерной информации

Требования к организации рабочих мест пользователей ПК

Контрольные вопросы к главе 1

Глава 2. Аппаратное обеспечение персональных компьютеров

Процессор

Чипсет

Материнская плата

Оперативная память

Устройства хранения информации

Устройства ввода информации

Устройства вывода информации

2.8 Оборудование компьютерных сетей

2.9 Оборудование беспроводных сетей

2.10. Дополнительное оборудование

Контрольные вопросы к главе 2

Глава 3. Программное обеспечение

Операционные системы


Несмотря на внешнюю простоту и наличие всего двух разъемов – информационного и питания, винчестеры являются очень сложными устройствами, которые требуют бережного и правильного обращения – следует избегать тряски и резкого перемещения работающего винчестера, это может привести к разрушению внутренних механических узлов и по- вреждению магнитных головок и поверхности дисков.

Современные винчестеры могут безотказно работать более 100 000 часов, система автоматической дефектации (S.M.A.R.T., Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) незаметно для пользователя заменяет плохие кластеры на резервные (если в BIOS включен режим S.M.A.R.T.). Если на винчестере появляются плохие сектора и их количество постоянно увеличивается, то такой винчестер лучше заменить на новый. В настоящее


время на винчестеры производителями устанавливается 1 – 3-летний га- рантийный срок.

Винчестеры фирм Seagate и Hitachi объемом 500 Гб состоят из 5 дисков с плотностью записи 100 Гб на диск. Hitachi и Samsung успешно эксплуатируют в своих винчестерах диски объемом 125 Гб. Seagate наряду с WD имеют в составе своих продуктовых линеек винчестеры с плотно- стью записи 133 Гб на диск.

Лидеры рынка дисков класса 7200/3.5, компании Seagate, Maxtor и WD, выпускают также внешние жесткие диски, выполненные в отдель- ном корпусе с блоком питания, интерфейсом USB или IEEE1394 (FireWire).

Некоторые модели выпускаемых в настоящее время винчестеров по- казаны в таблице 2.8.

Данные таблицы по стоимости единицы хранения информации сви- детельствуют, что на текущий момент наиболее выгодным приобретением будет винчестер объемом не менее 2 ТБайт.

Таблица 2.8. Сравнение стоимости винчестеров (январь 2014 г.)



Марка жесткого диска

Цена, руб.

Цена за 1 Гб,

руб.

IDE 320 Gb WESTERN DIGITAL WD3200AAJB (7200rpm)

8 Mb

2614

8.17

SATA-II 1.0Tb Hitachi HDS721010CLA332 (7200rpm 32Mb)

2100

2.10

SATA-III 500.0Gb Seagate Barracuda 7200.12 ST500DM002

(7200rpm 16Mb)

1783

3.57

SATA-III 1.0Tb Seagate Barracuda 7200.12 ST31000524AS

(7200rpm 32Mb)

2288

2.29

SATA-III 2.0Tb Seagate Barracuda 7200.14 ST2000DM001

(7200rpm 64Mb)

3153

1.58

SATA-III 3.0Tb Seagate Barracuda 7200.14 ST3000DM001

(7200rpm 64Mb)

4030

1.34

SATA-III 4.0Tb Seagate Barracuda 7200.14 ST3000DM001

(7200rpm 64Mb)

6506

1.63

Внешний жесткий диск 3Q Portable Rainbow 2.5" 500Gb

3QHDD-U290-PB500 черный, USB 2.0

1710

3.42

Внешний жесткий диск 3Q Portable Rainbow 2.5" 1,0Tb

3QHDD-U290L-BB1000 черный, USB 2.0

2260

2.26




      1. 1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   ...   31

Дисководы оптических дисков



ДисководCD-ROM

В 1995 году в базовой конфигурации ПК появился первый привод оптических дисков – CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory, посто- янное запоминающее устройство компакт-дисков). Устройство использо- вало многослойные компакт-диски диаметром 120 мм и толщиной 1,2 мм, емкость диска 650 700 МБайт.

CD-диск состоит из 4-х слоев (сверху-вниз):

        1. защитный слой из поликарбоната;

        2. слой для записи информации;

        3. отражающий слой;

        4. основа из поликарбоната.

Процесс изготовления диска состоит из операций напылением сере- бра или золота отражающего слоя на основу, нанесения на него прозрач- ного слоя для записи информации и выдавливании на нем углублений, об-


разующих спиральную дорожку, идущую от центра диска к его краю. Для штамповки диска используют матрицу-прототип (мастер-диск) будущего диска. После этого на поверхность диска наносят защитный слой из про- зрачного пластика.

CD-ROM считывает информацию с диска с помощью лазерного луча с длиной волны 780 нм, который по разному отражается от поверхности диска (land – ленд) и углублений на поверхности (pit – пит, см. рисунок 2.16). Минимальный раз мер пита составляет 0,88 мкм, шаг дорожек – 1,5 мкм.

Информация при подготовке к записи на компакт-диске подвергается ряду сложных преоб- разований. Вначале используется помехоустойчи-вое кодирование, затем осуществляется так назы- ваемое канальное кодирование. В компакт-дисках применяется канальный код EFM (Eight to Fourteen Modulation), разработанный фирмой Philips для ла- зерной звукозаписи. Суть канального кодирования EFM заключается в том, что каждый байт инфор- мации заменяется 14-разрядным словом из специ- альной таблицы преобразования. К полученному



Рисунок 2.16. Поверхность CD

таким образом 14-разрядному слову по определённому правилу добавля- ется ещё три так называемых соединительных разряда. В результате ка- нального кодирования получается непрерывная последовательность бит, причём между двумя единицами никогда не может быть меньше двух или больше десяти нулей.

Именно эта последовательность бит и представлена на компакт- диске питами. Причём питы и ленды чередуются в моменты, соответству- ющие биту, равному 1 (см. рисунок 2.17). Если до этого был, например, ленд, то становится пит, и наоборот. Таким образом, питы и ленды с точки зрения представления информации равнозначны и характеризуют только временные интервалы между двумя единицами в последовательности бит.












































1001000000100001000000001000100100000001

3t 7t 5t 9t 4t 3t 8t

Рисунок 2.17. Схема преобразования при считывании

информации с CD




При считывании информации луч лазера отражается от лендов и попадает в фотоприёмник, от питов свет тоже отражается, но из-за расфо- кусировки луча в фотоприёмник не попадает. Далее высокочастотный ин- формационный сигнал преобразуется компаратором в последовательность прямоугольных импульсов. Длительность каждого из полученных таким способом прямоугольных импульсов преобразуется в двоичный код. Каж- дые 14 последовательных битов декодируются в соответствии с таблицей кодирования EFM, соединительные разряды при этом отбрасываются.

Система кодирования обеспечивает также работу системы автосле- жения (автотрекинга), которой оснащены все приводы CD-ROM. Размеры каждого пита очень малы порядка 0,6 мкм, а шаг спирали - всего 1,6 мкм. Назначение системы автослежения – точное позиционирование счи- тывающей головки. Слежение осуществляется за дорожкой с данными по расположенным на ней питам, для нормальной работы системы питы не должны отсутствовать более 10 периодов тактовой частоты, что и обеспе- чивается системой кодирования.

Вторая задача, которая возникает при считывании информации с компакт-диска, – точное выделение временных интервалов, соответству- ющих периоду следования символов последовательного кода. Поддержи- вать скорость вращения диска с требуемой точностью практически невоз- можно. Поэтому для решения этой задачи временные интервалы опреде- ляются путем подстройки частоты тактового генератора под реальную скорость поступления информации с помощью инерционной системы ав- топодстройки, что опять-таки возможно выполнить благодаря использова- нию канального кода EFM при записи.

Дисковод CD-ROM содержит:

  • электродвигатель, который вращает диск;

  • оптическую систему, состоящую из лазерного излучателя, оптических линз и датчиков и предназначенную для считывания информации с по- верхности диска;

  • микропроцессор, который руководит механикой привода, оптической системой и декодирует прочитанную информацию в двоичный код.


Основные характеристики CD-ROM:

  • скорость передачи данных – измеряется в кратных долях скорости про- игрывателя аудио компакт-дисков (150 Кбайт/сек) и характеризует максимальную скорость с которой накопитель пересылает данные в оперативную память компьютера, например, 2-скоростной CD-ROM (2x CD-ROM) будет считывать данные с скоростью 300 Кбайт/сек., 50- скоростной (50x) - 7500 Кбайт/сек.;


  • время доступа время, нужное для поиска информации на диске, изме- ряется в миллисекундах.


ДисководCD-RW

Устройство используется для записи информации на диски CD-R (однократная запись) и CD-RW (CD-ReWritable перезаписываемый диск).

Внешне похож на CD-ROM и совместим с ним по размерам дисков и форматам записи. Запись данных осуществляется с помощью специаль- ного программного обеспечения или средств операционной системы. Ско- рость записи современных накопителей CD-R составляет 2х-48х.

Диск CD-R или CD-RW имеет 4 слоя (сверху-вниз):

  1. защитный слой из поликарбоната;

  2. активный слой для записи информации;

  3. отражающий слой;

  4. основа из поликарбоната.

Может присутствовать также этикетка диска, нанесенная краской на защитный слой.

Во время записи информации активный слой CD-R диска нагре- вается лазерным лучом (длина волны 780 нм) и в месте нагрева перестает пропускать свет. В результате отражающая способность на участках, под- вергнутых действию луча лазера, уменьшается. Одним из типов активных слоев CD-R диска, широко используемых на сегодняшний день, является цианин (cyanine).

Активный слой CD-RW диска под воздействием лазерного луча при записи информации изменяет свое агрегатное состояние с переходом из