Устройства хранения информации

Устройства хранения информации

Оперативная память (ОЗУ или RAM – Random Access Memory) предназначена для хранения исполняемых в данный момент программ и необходимых для этого данных. Иными словами, в ОЗУ хранится информация, с которой ведется работа в данный момент времени. Это «быстрая» память, но при выключении питания компьютера информация в ней затирается из-за особенностей элементной базы этой памяти (она построена на триггерных электронных схемах, которые не сохраняют своего состояния при выключении питания).

Существует два вида ОЗУ: динамическое ОЗУ, или DRAM (Dynamic RAM), и статическое ОЗУ, или SRAM (Static RAM). Быстродействие динамического ОЗУ на порядок ниже, чем статического, что объясняется особенностями конструкции. Статическое ОЗУ (или кэш-память, от cach – запас) работает практически с той же скоростью, что и процессор. Ёмкость статических ОЗУ значительно меньше, чем динамических, кроме того, они более энергоёмки и значительно дороже. Поэтому обычно статическое ОЗУ используется в качестве небольшой буферной сверхбыстродействующей памяти. Кэш-память конструктивно может быть как встроенной в процессор, так и отдельной от него микросхемой.

Кроме оперативной памяти, в компьютере имеется постоянное запоминающее устройство ПЗУ (ROM – Read Only Memory), предназначенное для хранения неизменяемой информации. В компьютере постоянно должна храниться информация, которая нужна при каждом его включении. Например, в ПЗУ записываются команды, которые компьютер должен выполнить сразу после включения питания для начала работы. Содержимое оперативной памяти пропадает при выключении питания, содержимое ПЗУ при выключении питания сохраняется. Поэтому ПЗУ иногда называют энергонезависимой памятью. ПЗУ, также как и ОЗУ, построено на электронных схемах, но «программируется» путём записи в неё информации, которая в процессе работы компьютера не может быть изменена или затёрта. (хотя бывают ПЗУ, позволяющие производить «перепрограммирование»).

Гибкие магнитные диски (дискеты) предназначены, как правило, для переноски информации с одной ЭВМ на другую. Жесткие магнитные диски - это, как правило, несъёмные устройства, предназначенные для хранения больших объемов информации. Магнитные ленты, оптические и магнитооптические диски используются и для того и для другого.

Принцип записи информации на магнитные ленты и диски аналогичен принципу записи звука в магнитофоне. В магнитооптических дисках информация также хранится на магнитном носителе, но чтение и запись осуществляются лучом лазера, что значительно повышает сохранность информации. Информация на лазерных дисках представляет собой участки в различной степени отражающие лазерный луч.

Все накопители информации имеют механические детали, надёжность которых недостаточна. Это привело к созданию принципиально новых накопителей. Это флэш-память, обладающая малой энергоёмкостью, небольшими размерами и значительным объёмом хранимой информации. Эта память допускает неограниченное число циклов перезаписи. В ней использован новый принцип записи и считывания информации. Она представляет собой кристалл, состоящий из трёх слоёв: средний слой из ферроэлектрического материала, а два крайних – матрица проводников для подачи напряжения на средний слой. Информация записывается и считывается со среднего слоя. Конструктивно флэш-память выполняется в виде отдельной микросхемы с контроллером.

5. Устройства ввода и вывода данных

1. Видеотерминалы

Все персональные компьютеры используют мониторы следующих типов:

• 
  на основе электроннолучевой трубки (ЭЛТ);
  
• 
  на основе жидкокристаллических индикаторов, (Liquid Crystal Display, LCD);
  
• 
  плазменное мониторы (Plasma Display Panels, PDP);
  
• 
  электролюминесцентные мониторы (Field Emission Display, FED);
  
• 
  самоизлучающие мониторы (Light Emission Plastics, LEP),
  

Еще одной важной технической характеристикой дисплея является рабочая частота кадровой развертки; она влияет на утомляемость глаз при продолжительной работе на компьютере. Частота смены кадров связана с разрешающей способностью: чем выше разрешающая способность, тем меньше частота смены кадров.

В плазменных мониторах изображение формируется светом, выделяемым при газовом разряде в каждом пикселе экрана. Плазменная панель состоит из трёх стеклянных пластин, на одну из которых нанесены горизонтальные; прозрачные проводники, на другую – вертикальные. Средняя третья пластина в местах пересечения проводников имеет сквозные отверстия, заполненные инертным газом: неоном или аргоном, который светится в ультрафиолете при подаче высокочастотного напряжения на проводники. Ультрафиолет вызывает свечение люминофора; так создается изображение на экране.

2. Устройства ручного ввода информации

Это устройство для ввода информации в компьютер и подачи управляющих сигналов. Содержит стандартный набор клавиш печатающей машинки и некоторые дополнительные клавиши – управляющие, функциональные; клавиши управления курсором и малую цифровую клавиатуру. Типы клавиатур различаются принципом формирования сигнала при нажатии клавиши. Наиболее распространенные клавиатуры имеют под каждой клавишей купол, выполненный из специальной резины, который при нажатии клавиши прогибается и замыкает контакт. У некоторых клавиатур под нажатой клавишей находится магнит, который при нажатии клавиши проходит через катушку, наводя в ней ток самоиндукции.

Клавиатура содержит встроенный микроконтроллер, который считывает введённый сигнал и формирует двоичный скан-код клавиши, управляет световыми индикаторами клавиатуры, проводит внутреннюю диагностику неисправностей, осуществляет взаимодействие с центральным процессором через порт ввода/вывода клавиатуры.

2) Манипулятор типа "мышь".

Используется как дополнительное устройство ручного ввода графической информации. Современные графические операционные системы представляют пользователю графические объекты, размещённые на экране дисплея, обращение к которым производится с помощью движущегося по экрану специального знака – курсора. В отличие от клавиатуры, мышь не может напрямую использоваться для ввода знаковой информации – её принцип управления является событийным. Перемещения мыши и щелчки её кнопок являются событиями, анализируя которые специальная программа-драйвер может определить команду, которую имел в виду пользователь, и приступить к её исполнению.

Мышь конструктивно представляет собой электронно-механическое устройство и состоит из резинового шарика и двух роликов, расположенных под прямым углом друг к другу. Вращение шарика и роликов преобразуйся в вертикальную и горизонтальную составляющую движения курсора по экрану. Электронная или оптическая мышь использует принцип обработки отраженных световых импульсов от поверхности перемещения.

В портативных компьютерах мышь вмонтирована в корпус и представляет собой площадку с сенсорами, которые отслеживают движение пальца по площадке и силу его давления и в зависимости от этого перемещают курсор по экрану. Такие устройства называются трекпойнтами или трекпадами.

3. Устройства печати

Это печатающие устройства, предназначенные для вывода информации на бумажный носитель. Принтеры весьма разнообразны по принципу действия и качеству воспроизведения изображения, по размеру бумаги, на которой они могут его воспроизводить, а также возможности печати цветных или только чёрно-белых изображений и скорости печати.

Основной характеристикой принтера, определяющей качество получаемого документа, является разрешающая способность, измеряющаяся числом элементарных точек, помещающихся на одном дюйме. Чем выше разрешающая способность, тем точнее воспроизводятся детали изображения – dots per inch (dpi). Современные принтеры, предназначенные для массовых пользователей, обеспечивают изображение от 200 до 2880 dpi. Другой не менее важной характеристикой является производительность принтера, которая измеряется количеством страниц, печатаемых принтером в минуту— page per minute (ppm). Чаще всего производительность указывается для формата А4.

По принципу действия принтеры подразделяются на:

• 
  Матричные принтеры. Изображение в них формируется из точек, которые получаются путем удара тонкой иглы по красящей ленте, прижимаемой в момент удара к бумаге. Число игл доходит до 24. Разрешающая способность матричных: принтеров невелика (200 – 360 dpi). Скорость печати составляет около 2 ppm. Достоинство матричных принтеров – дешевизна расходных материалов, недостаток – низкая скорость печати и шум при работе.
  
• 
  Струйные принтеры являются одними из самых распространённых. Печатающая головка такого принтера вместо иголок содержит миниатюрные сопла, через которые на бумагу выбрасываются мельчайшие дозированные капли красителя. Число сопел в головке может доходить до 64. Качество печати получается очень высокое. Достоинства – высокое разрешение (от 300 до 2800 dpi), высокая скорость печати (до 10 ppm), бесшумность работы. Основным недостатком является высокая стоимость расходных материалов.
  
• 
  Лазерные принтеры обеспечивают наиболее качественную печать с наивысшим разрешением и скоростью. Один из основных узлов лазерного принтера – вращающийся барабан, на внешней поверхности которого нанесен специальный светочувствительный материал. Луч лазера оставляет на поверхности барабана картину, соответствующую формируемому изображению. Затем на барабан наносится специальный мелкодисперсный порошок – тонер, частицы которого фиксируют картину, оставленную лучом лазера. К барабану прижимается лист бумаги, на которую переходит тонер. Наконец, тонер закрепляется на бумаге с помощью высокой (до 200 °С) температуры. Лазерные принтеры могут обеспечить и цветную печать. Она получается нанесением на барабан порошков разных цветов. Такие принтеры дороги, но обеспечивают высокое качество и скорость печати и бесшумны в работе.
  

Это устройства, используемые для вывода графической информации. Могут работать с бумагой большого формата (А1). Плоттеры делятся на два больших класса: векторные и растровые. В векторных плоттерах пишущий узел (перо) перемещается относительно бумаги сразу по вертикали и горизонтали, вычерчивая непрерывные кривые в любом направлении. В растровых плоттерах пишущий узел перемещается только в одном направлении, и изображение формируется строка за строкой из последовательных точек.

4. Устройства поддержки безбумажных технологий

Конструктивно сканеры делятся на три типа: ручные, планшетные и роликовые. Ручные – самые дешевые, обеспечивают за один проход ширину сканирования 105 мм. Все изображение сканируется за несколько проходов. Планшетные сканеры наиболее распространены. В них сканирующая головка движется относительно неподвижного листа-оригинала, который помещается на прозрачное стеклянное основание. Скорость сканирования составляет 2*10 секунд на одну страницу формата А4. Роликовые сканеры используются для пакетной обработки листовых документов. В них подача очередного листа происходит автоматически.

5. Устройства обработки звуковой информации

6. Устройства для соединения компьютеров в сеть

Если компьютеры объединяются в сеть, для которой прокладывается специальный кабель, то используются специальные платы расширения – сетевые карты. Скорость передачи данных по сети через сетевые карты достигает 10 – 100 Мбит/с. Каждая сетевая карта имеет свой уникальный адрес, который однозначно определяет адрес локального компьютера в сети. Она преобразует данные, поступающие к ней от компьютера, в специальные пакеты-кадры, пересылает их адресату и отвечает за надежность доставки. В состав сетевой карты обычно включается специализированный процессор, обеспечивающий высокоскоростную аппаратную поддержку всех её функций.