Состоит жесткий диск из двух основных блоков. Первый - это механический блок, включающий в себя непосредственно сами диски, двигатель вращения, блок магнитных головок и привод перемещения головок. Этот блок является герметичным и даже из любопытства не рекомендуется изучать его устройство на работающем винчестере :) В противном случае, вы потеряете не только данные, но и само устройство. Второй блок - блок электроники. Представляет из себя плату с напаянными элементами. На плате расположены микросхемы ОЗУ (рабочая память винчестера), ПЗУ с управляющей программой, DSP (цифровой сигнальный процессор) для обработки сигналов и основной управляющий процессор.

На мой взгляд, сам термин "жесткий диск" является несколько неправильным. Сегодня только винчестеры с наименьшим выпускаемым объемом соответствуют этому термину. Дело в том, что в винчестерах с большим объемом используются несколько пластин объединенных в один блок. Пример: Quantum Fireball 4,3Gb LT - использует один диск, а та же модель, но объемом 8,4Gb уже два диска. Именно поэтому вы никогда не сможете встретить у этой модели объем в 5,1 или 3,2Gb. Отсюда следует, что чем больше объем винчестера, тем большее количество дисков там используется.

Фактически все это выглядит следующим образом. Представьте себе шпиндель на который на одинаковом расстоянии друг от друга насажены диски. С каждой стороны диска расположены магнитные головки осуществляющие чтение и запись данных (запись информации выполняется на обе стороны диска). Головки укреплены на специальных держателях, и перемещаются между центром и краем диска. Во время работы, головки за счет своей конструкции, "плавают" над поверхностью диска. При падении скорости вращения ниже нормы или выключения питания, процессор винчестера отводит их ближе к шпинделю, в так называемую "парковочную зону", где головки ложатся на поверхность диска. Запись информации в этой зоне не производится. Предварительная парковка необходима для сохранности головок и поверхности дисков, иначе при соприкосновении головки с поверхностью диска на такой скорости будет выведена из строя рабочая поверхность диска и сама головка.

Во время работы винчестера, скорость вращения шпинделя очень высока (в современных моделях это 5400, 7200 и 10000 об/мин), а расстояние между поверхностью диска и головкой составляет от единиц до нескольких долей микрона. Поэтому блок дисков и делается герметичным. При попадании пыли между головкой и диском возможен сбой в работе, а вероятнее всего и выход из строя винчестера.

Логическая структура винчестера такова. Каждый диск делиться на сектора и дорожки. Думаю, объяснять что такое сектор не надо - вспомните хотя бы геометрию :) А дорожки представляют собой концентрические окружности, вдоль которых размещается информация. Дорожки с одинаковыми номерами с двух сторон диска и во всем пакете дисков называются цилиндром. Эти три параметра необходимы для правильной установки винчестера в BIOS'е компьютера. Сейчас это особой сложности не вызывает, так как любой современный BIOS имеет функцию автодетектирования параметров винчестера.

Также на диске существует так называемый "инженерный цилиндр". В нем хранится служебная информация (серийный номер, модель, в некоторых моделях часть программы ПЗУ и т.п.). Ранее винчестеры изготавливались "чистыми", как и дискеты. Т.е. первоначальное форматирование было возложено конечного потребителя. Сейчас эта операция производится непосредственно на стадии изготовления. Поэтому, если вы обнаружите в вашем BIOS или какой-либо утилите пункт low level format HDD, ни в коем случае не пользуйтесь им! При форматировании в заводских условиях, на диск записывается специальная информация (сервоинформация). Это специальные метки, необходимые для поиска секторов, отслеживания положения головок и стабилизации частоты вращения диска. На современных винчестерах эти метки наносятся между секторами, а в более ранних моделях для них была предназначена отдельная поверхность пакета дисков. Сервоинформация является основой разметки диска и при ее порче контроллер винчестера не сможет восстановить ее самостоятельно!

Даже при уровне современных технологий, любой новый винчестер содержит неисправные блоки (bad block). Неисправный блок (или сектор) не позволяет считывать из него записанную ранее информацию. При первоначальной разметке, обнаруженные дефектные блоки заносятся в специальную таблицу переназначения. Далее контроллер винчестера, при работе, подменяет их на резервные, которые специально оставляются для этих целей.

Сама работа винчестера, в общих чертах выглядит следующим образом. При включении питания, процессор винчестера сначала тестирует электронику, после этого дает команду на включение двигателя шпинделя. По достижении критической скорости вращения, воздух увлекаемый поверхностями дисков заставляет головки "всплывать" над поверхностью диска. И все время работы винчестера головки висят над поверхностью на воздушной подушке.

По достижении скорости вращения близкой к номинальной, головки выводятся из парковочной зоны и контроллер винчестера осуществляет поиск сервометок, для стабилизации частоты вращения. Далее производится поиск различной служебной информации, например таблицы переназначения неисправных участков. Последней стадией инициализации жесткого диска является проверка позиционирования головок. Проверяется это установкой головок на заранее заданную последовательность дорожек. Если все эти этапы проходят успешно, контроллер выдает сигнал готовности и переходит в режим нормальной работы.


( by monakhoff | mailto: monakhoff@gmail.com | homepage: http://monakhoff.mylivepage.ru/ )

ВОПРОС1.

Центра́льный проце́ссор (ЦП, центральное процессорное устройство (CPU) (ЦПУ), процессор или микропроцессор) — процессор машинных инструкций, основная часть аппаратного обеспечения компьютера, в которой происходит основная часть обработки информации, вычислительный процесс. Если все свойства ЦПУ реализованы внутри единственной микросхемы, её называют микропроцессором. С середины 80-х подобные устройства практически вытеснили прочие типы ЦПУ, вследствие чего термин стал часто восприниматься как синоним слова «микропроцессор». Тем не менее, центральные процессорные устройства некоторых суперкомпьютеров и сегодня представляют собой сложные комплексы больших и сверхбольших интегральных схем.

Изначально термин Центральное процессорное устройство описывал специализированный класс логических машин, предназначенных для выполнения сложных компьютерных программ. Вследствие довольно точного соответствия этого назначения функциям существовавших в то время компьютерных процессоров, термин естественным образом был перенесён и на сами компьютеры. Начало применения термина и его аббревиатуры по отношению к компьютерным системам было положено в 60-х годах XX века. Устройство, архитектура и реализация процессоров с тех пор неоднократно менялись, однако их основные исполняемые функции остались теми же, что и прежде.

Архитектура фон Неймана

Большинство современных процессоров основаны на той или иной версии циклического процесса последовательной обработки информации, разработанного фон Нейманом.

Важнейшие этапы этого процесса приведены ниже. В различных архитектурах и для различных команд могут потребоваться дополнительные этапы. Например, для арифметических команд могут потребоваться дополнительные обращения к памяти, во время которых производится считывание операндов и запись результатов.

Этапы цикла выполнения:
Процессор выставляет число, хранящееся в регистре счётчика команд, на шину адреса, и отдаёт памяти команду чтения
Выставленное число является для памяти адресом; память, получив адрес и команду чтения, выставляет содержимое, хранящееся по этому адресу, на шину данных, и сообщает о готовности
Процессор получает число с шины данных, интерпретирует его как команду (машинную инструкцию) из своей системы команд и исполняет её
Если последняя команда не является командой перехода, процессор увеличивает на единицу (в предположении, что длина каждой команды равна единице) число, хранящееся в счётчике команд; в результате там образуется адрес следующей команды
Снова выполняется п. 1

Данный цикл выполняется неизменно и бесконечно, и именно он называется процессом (откуда и произошло название устройства).

Во время процесса процессор считывает последовательность команд, содержащихся в памяти, и исполняет их. Такая последовательность команд называется программой и представляет алгоритм полезной работы процессора. Очерёдность считывания команд нарушается в случае, если процессор считывает команду перехода — тогда адрес следующей команды может оказаться другим. Другим примером нарушения процесса может служить случай получения команды останова, в результате которой процесс прекращается, например, до получения процессором сигнала аппаратного прерывания.

Команды центрального процессора являются самым нижним уровнем управления компьютером, поэтому выполнение каждой команды неизбежно и безусловно. Не производится (и не может производиться) никакой проверки на допустимость выполняемых действий, в частности, не проверяется возможная потеря ценных данных. Чтобы компьютер выполнял только допустимые действия, команды должны быть соответствующим образом организованы в виде необходимой программы.

Скорость перехода от одного этапа цикла к другому определяется тактовым генератором. Тактовый генератор вырабатывает импульсы, служащие ритмом для центрального процессора. Частота тактовых импульсов называется тактовой частотой.
[править]

Конвейерная архитектура

Конвейерная архитектура (pipelining) была введена в центральный процессор с целью повышения быстродействия. Обычно для выполнения каждой команды требуется осуществить некоторое количество однотипных операций, например: выборка команды из ОЗУ, дешифрация команды, адресация операнда в ОЗУ, выборка операнда из ОЗУ, выполнение команды, запись результата в ОЗУ. Каждую из этих операций сопоставляют одной ступени конвеера. Например, конвейер микропроцессора с архитектурой MIPS-I содержит четыре стадии:
получение и декодирование инструкции (Fetch)
выполнение арифметических операций (Arithmetic Operation)
адресация и выборка операнда из ОЗУ (Memory access)
сохранение результата операции (Store)

После освобождения k-й ступени конвейера она сразу приступает к работе над следующей командой. Если предположить, что каждая ступень конвейера тратит единицу времени на свою работу, то выполнение команды на конвейере длиной в n ступеней займёт n единиц времени, однако в самом оптимистичном случае результат выполнения каждой следующей команды будет получаться через каждую единицу времени.

Действительно, при отсутствии конвеера выполнение команды займет n единиц времени (так как для выполнения команды попрежнему необходимо выполнять выборку, дешифрацию и т.д.), и для исполнения m команд понадобится единиц времени; при использовании конвеера (в самом оптимистичном случае) для выполнения m команд понадобится всего лишь n + m единиц времени.

Факторы, снижающие эффективность конвейера:
простой конвейера, когда некоторые ступени не используются (например, адресация и выборка операнда из ОЗУ не нужны, если команда работает с регистрами);
ожидание: если следующая команда использует результат предыдущей, то последняя не может начать выполняться до выполнения первой (это преодолевается при использовании внеочередного выполнения команд, out-of-order execution);
очистка конвейра при попадании в него команды перехода (эту проблему удаётся сгладить, используя предсказание переходов).

Некоторые современные процессоры имеют более 30 ступеней в конвейере, что увеличивает производительность процессора, однако приводит к большому времени простоя (например, в случае ошибки в предсказании условного перехода.
[править]

Суперскалярная архитектура

Способность выполнения нескольких машинных инструкций за один такт процессора. Появление этой технологии привело к существенному увеличению производительности.
[править]

CISC процессоры

Complex Instruction Set Computing — вычисления со сложным набором команд. Процессорная архитектура, основанная на усложненном наборе команд.
[править]

RISC процессоры

Reduced Instruction Set Computing (technology) - вычисления с сокращённым набором команд. Архитектура процессоров, построенная на основе сокращённого набора команд. Характеризуется наличием команд фиксированной длины, большого количества регистров, операций типа регистр-регистр, а также отсутствием косвенной адресации. Концепция RISC разработана Джоном Коком (John Cocke) из IBM Research, название придумано Дэвидом Паттерсоном (David Patterson).

Самая распространенная реализация этой архитектуры представлена процессорами серии PowerPC, включая G3, G4 и G5. Довольно известная реализация данной архитектуры — процессоры MIPS-серии.
[править]

Многоядерные процессоры

Содержат несколько процессорных ядер в одном корпусе (на одном или нескольких кристаллах).

Примером может быть Intel CoreDuo http://www.intel.com/personal/computing/emea/rus/d...tm?iid=rusHPAGE+main_dual-core
[править]

Кэширование

Кэширование — это использование дополнительной быстродействующей памяти (кэш-памяти) для хранения копий блоков информации из основной (оперативной) памяти, вероятность обращения к которым в ближайшее время велика.

Различают кэши первого, второго и третьего уровня. Кэш первого уровня наиболее быстродействующий (порядка 15 Гб/с) и, соответственно, самый дорогой, кроме того его обьем невелик. Кэш второго уровня менее быстродействующий, на зато менее дорогой и его больше. Кэш третьего уровня самый большой по объему и дешевый, но все же он гораздо быстрее чем оперативная память.
[править]

Параллельная архитектура

Архитектура фон Неймана обладает тем недостатком, что она последовательная. Какой бы огромный массив данных не требовалось обработать, каждый его байт должен будет пройти через центральный процессор, даже если над всеми байтами требуется провести одну и ту же операцию. Этот эффект называется узким горлышком фон Неймана.

Для преодоления этого недостатка предлагались и предлагаются архитектуры процессоров, которые называются параллельными. Параллельные процессоры используются в суперкомпьютерах.

Возможными вариантами параллельной архитектуры могут служить:
одна команда — много данных
много команд — одни данные
смешанная

...
[править]

Технология изготовления процессоров
[править]

История развития процессоров
[править]

Современная технология изготовления

В современных компьютерах процессоры выполнены в виде компактного модуля (размерами около 5 × 5 × 0,3 см). В первых моделях компьютеров процессоры были громоздкими агрегатами, занимавшими подчас целые шкафы и даже комнаты.

Технология микросхем позволила миниатюризировать процессоры. Первый микропроцессор Intel 4004 был представлен 15 ноября 1971 года корпорацией Intel. Он содержал 2300 транзисторов, работал на тактовой частоте 108 кГц и стоил 300$.

Разработанный компанией IBM принцип совместимости привел к унификации большинства выпускаемых сейчас процессоров с точки зрения подключения к компьютеру. Большинство современных процессоров являются Intel-совместимымыми, т. е. имеют такой же технический формат подключения, набор инструкций и пр., как процессоры компании Intel.

Наиболее популярные процессоры сегодня производят фирмы Intel и AMD. Среди процессоров от Intel: 8086, i286 (в русском компьютерном сленге называется «двойка», «двушка»), i386 («тройка», «трёшка»), i486 («четвёрка»), Pentium (i586)(«пень», «пенёк», «второй пень», «третий пень» и т.д. Наблюдается также ретровозврат названий: Pentium III называют «тройкой», Pentium 4 — «четвёркой»)), Pentium II, Pentium III, Celeron (упрощённый вариант Pentium III или 4), Pentium 4, Xeon (серия процессоров для серверов), Itanium и др. AMD, появившаяся на рынке позже, имеет в своей линейке процессоры Amx86 (сравним с Intel 486), Duron, Sempron (сравним с Intel Celeron), Athlon, Athlon 64, Athlon 64 X2, Opteron и др.
[править]

Будущие перспективы

В ближайшие 10–20 лет, скорее всего, изменится физическая часть процессоров, ввиду того, что технологический процесс упрётся в физические пределы (идеальный транзистор по заявлению Intel — 5 нм). Возможно, это будут:
Квантовые компьютеры
Молекулярные компьютеры
[править]

Квантовые процессоры

Процессоры, работа которых всецело базируется на квантовых эффектах. В настоящее время ведутся работы над созданием рабочих версий квантовых процессоров.
[править]

Российские микропоцессоры

Производством микропоцессоров в России занимается ЗАО "МЦСТ". Им разработаны и внедрены в производство универсальные RISC-микропроцессоры с проектными нормами 0,13 и 0,35 мкм. Завершена разработка суперскалярного микропроцессора нового поколения Эльбрус. Основные потребители российских микропроцессорв - предприятия ВПК. Однако в 2005 году состоялась поглощение корпорацией Intel ЗАО "МЦСТ".
[править]

История развития
1998 г. SPARC-совместимый микропроцессор с технологическими нормами 0,5 мкм и частотой 80 МГц
2001 г. SPARC-совместимый микропроцессор МЦСТ-R150 с топологическими нормами 0,35 мкм и тактовой частотой 150 МГц.
2003 г. SPARC-совместимый микропроцессор МЦСТ-R500 с топологическими нормами 0,13 мкм и тактовой частотой 500 МГц.
2003 г. SPARC-совместимый микропроцессор на полностью заказной технологии с топологическими нормами 0,13 мкм и тактовой частотой 1 ГГц "Эльбрус" - микропроцессор нового поколения с топологическими нормами 0,13 мкм и тактовой частотой 300 МГц (авторские права защищены 29 патентами)
2004 г. E2K - микропроцессор нового поколения на полностью заказной технологии с топологическими нормами 0,13 мкм и тактовой частотой 1,2 ГГц (авторские права защищены 70 патентами).
Январь 2005 г. - Успешно завершены государственные испытания микропроцессора МЦСТ-R500 - самой совершенной модификации первых современных отечественных универсальных RISC-микропроцессоров семейства @МЦСТ-R. Этот микропроцессор явился базовым для пяти новых модификаций вычислительного комплекса Эльбрус-90микро, успешно прошедших типовые испытания в конце 2004 года.
Январь 2005 г. - На базе микропроцессоров МЦСТ-R500 в рамках проекта Эльбрус-90микро создан микропроцессорный модуль МВ/C, фактически представляющий собой одноплатную ЭВМ, превышающую миллиардный порог производительности.
Январь 2005 г. - На базе микропроцессорного ядра МЦСТ-R500 начата разработка двухпроцессорной системы на кристалле (СНК). На кристалле будут также размещены все контроллеры, обеспечивающие ее функционирование как самостоятельной ЭВМ. На базе СНК предполагается создание семейств новых малогабаритных носимых вычислительных устройств типа ноутбуков, наладонников, GPS-привязчиков и т.п.
Май 2005 г. - Получены первые образцы микропроцессора Эльбрус. Этот микропроцессор построен по не имеющей аналогов передовой отечественной технологии, в которой реализована архитектура явного параллелизма (EPIC). ЗАО "МЦСТ" приступает к испытаниям микропроцессора.

( by monakhoff | mailto: monakhoff@gmail.com | homepage: http://monakhoff.mylivepage.ru/ )

ВОПРОС1.

Центра́льный проце́ссор (ЦП, центральное процессорное устройство (CPU) (ЦПУ), процессор или микропроцессор) — процессор машинных инструкций, основная часть аппаратного обеспечения компьютера, в которой происходит основная часть обработки информации, вычислительный процесс. Если все свойства ЦПУ реализованы внутри единственной микросхемы, её называют микропроцессором. С середины 80-х подобные устройства практически вытеснили прочие типы ЦПУ, вследствие чего термин стал часто восприниматься как синоним слова «микропроцессор». Тем не менее, центральные процессорные устройства некоторых суперкомпьютеров и сегодня представляют собой сложные комплексы больших и сверхбольших интегральных схем.

Изначально термин Центральное процессорное устройство описывал специализированный класс логических машин, предназначенных для выполнения сложных компьютерных программ. Вследствие довольно точного соответствия этого назначения функциям существовавших в то время компьютерных процессоров, термин естественным образом был перенесён и на сами компьютеры. Начало применения термина и его аббревиатуры по отношению к компьютерным системам было положено в 60-х годах XX века. Устройство, архитектура и реализация процессоров с тех пор неоднократно менялись, однако их основные исполняемые функции остались теми же, что и прежде.

Архитектура фон Неймана

Большинство современных процессоров основаны на той или иной версии циклического процесса последовательной обработки информации, разработанного фон Нейманом.

Важнейшие этапы этого процесса приведены ниже. В различных архитектурах и для различных команд могут потребоваться дополнительные этапы. Например, для арифметических команд могут потребоваться дополнительные обращения к памяти, во время которых производится считывание операндов и запись результатов.

Этапы цикла выполнения:
Процессор выставляет число, хранящееся в регистре счётчика команд, на шину адреса, и отдаёт памяти команду чтения
Выставленное число является для памяти адресом; память, получив адрес и команду чтения, выставляет содержимое, хранящееся по этому адресу, на шину данных, и сообщает о готовности
Процессор получает число с шины данных, интерпретирует его как команду (машинную инструкцию) из своей системы команд и исполняет её
Если последняя команда не является командой перехода, процессор увеличивает на единицу (в предположении, что длина каждой команды равна единице) число, хранящееся в счётчике команд; в результате там образуется адрес следующей команды
Снова выполняется п. 1

Данный цикл выполняется неизменно и бесконечно, и именно он называется процессом (откуда и произошло название устройства).

Во время процесса процессор считывает последовательность команд, содержащихся в памяти, и исполняет их. Такая последовательность команд называется программой и представляет алгоритм полезной работы процессора. Очерёдность считывания команд нарушается в случае, если процессор считывает команду перехода — тогда адрес следующей команды может оказаться другим. Другим примером нарушения процесса может служить случай получения команды останова, в результате которой процесс прекращается, например, до получения процессором сигнала аппаратного прерывания.

Команды центрального процессора являются самым нижним уровнем управления компьютером, поэтому выполнение каждой команды неизбежно и безусловно. Не производится (и не может производиться) никакой проверки на допустимость выполняемых действий, в частности, не проверяется возможная потеря ценных данных. Чтобы компьютер выполнял только допустимые действия, команды должны быть соответствующим образом организованы в виде необходимой программы.

Скорость перехода от одного этапа цикла к другому определяется тактовым генератором. Тактовый генератор вырабатывает импульсы, служащие ритмом для центрального процессора. Частота тактовых импульсов называется тактовой частотой.
[править]

Конвейерная архитектура

Конвейерная архитектура (pipelining) была введена в центральный процессор с целью повышения быстродействия. Обычно для выполнения каждой команды требуется осуществить некоторое количество однотипных операций, например: выборка команды из ОЗУ, дешифрация команды, адресация операнда в ОЗУ, выборка операнда из ОЗУ, выполнение команды, запись результата в ОЗУ. Каждую из этих операций сопоставляют одной ступени конвеера. Например, конвейер микропроцессора с архитектурой MIPS-I содержит четыре стадии:
получение и декодирование инструкции (Fetch)
выполнение арифметических операций (Arithmetic Operation)
адресация и выборка операнда из ОЗУ (Memory access)
сохранение результата операции (Store)

После освобождения k-й ступени конвейера она сразу приступает к работе над следующей командой. Если предположить, что каждая ступень конвейера тратит единицу времени на свою работу, то выполнение команды на конвейере длиной в n ступеней займёт n единиц времени, однако в самом оптимистичном случае результат выполнения каждой следующей команды будет получаться через каждую единицу времени.

Действительно, при отсутствии конвеера выполнение команды займет n единиц времени (так как для выполнения команды попрежнему необходимо выполнять выборку, дешифрацию и т.д.), и для исполнения m команд понадобится единиц времени; при использовании конвеера (в самом оптимистичном случае) для выполнения m команд понадобится всего лишь n + m единиц времени.

Факторы, снижающие эффективность конвейера:
простой конвейера, когда некоторые ступени не используются (например, адресация и выборка операнда из ОЗУ не нужны, если команда работает с регистрами);
ожидание: если следующая команда использует результат предыдущей, то последняя не может начать выполняться до выполнения первой (это преодолевается при использовании внеочередного выполнения команд, out-of-order execution);
очистка конвейра при попадании в него команды перехода (эту проблему удаётся сгладить, используя предсказание переходов).

Некоторые современные процессоры имеют более 30 ступеней в конвейере, что увеличивает производительность процессора, однако приводит к большому времени простоя (например, в случае ошибки в предсказании условного перехода.
[править]

Суперскалярная архитектура

Способность выполнения нескольких машинных инструкций за один такт процессора. Появление этой технологии привело к существенному увеличению производительности.
[править]

CISC процессоры

Complex Instruction Set Computing — вычисления со сложным набором команд. Процессорная архитектура, основанная на усложненном наборе команд.
[править]

RISC процессоры

Reduced Instruction Set Computing (technology) - вычисления с сокращённым набором команд. Архитектура процессоров, построенная на основе сокращённого набора команд. Характеризуется наличием команд фиксированной длины, большого количества регистров, операций типа регистр-регистр, а также отсутствием косвенной адресации. Концепция RISC разработана Джоном Коком (John Cocke) из IBM Research, название придумано Дэвидом Паттерсоном (David Patterson).

Самая распространенная реализация этой архитектуры представлена процессорами серии PowerPC, включая G3, G4 и G5. Довольно известная реализация данной архитектуры — процессоры MIPS-серии.
[править]

Многоядерные процессоры

Содержат несколько процессорных ядер в одном корпусе (на одном или нескольких кристаллах).

Примером может быть Intel CoreDuo http://www.intel.com/personal/computing/emea/rus/d...tm?iid=rusHPAGE+main_dual-core
[править]

Кэширование

Кэширование — это использование дополнительной быстродействующей памяти (кэш-памяти) для хранения копий блоков информации из основной (оперативной) памяти, вероятность обращения к которым в ближайшее время велика.

Различают кэши первого, второго и третьего уровня. Кэш первого уровня наиболее быстродействующий (порядка 15 Гб/с) и, соответственно, самый дорогой, кроме того его обьем невелик. Кэш второго уровня менее быстродействующий, на зато менее дорогой и его больше. Кэш третьего уровня самый большой по объему и дешевый, но все же он гораздо быстрее чем оперативная память.
[править]

Параллельная архитектура

Архитектура фон Неймана обладает тем недостатком, что она последовательная. Какой бы огромный массив данных не требовалось обработать, каждый его байт должен будет пройти через центральный процессор, даже если над всеми байтами требуется провести одну и ту же операцию. Этот эффект называется узким горлышком фон Неймана.

Для преодоления этого недостатка предлагались и предлагаются архитектуры процессоров, которые называются параллельными. Параллельные процессоры используются в суперкомпьютерах.

Возможными вариантами параллельной архитектуры могут служить:
одна команда — много данных
много команд — одни данные
смешанная

...
[править]

Технология изготовления процессоров
[править]

История развития процессоров
[править]

Современная технология изготовления

В современных компьютерах процессоры выполнены в виде компактного модуля (размерами около 5 × 5 × 0,3 см). В первых моделях компьютеров процессоры были громоздкими агрегатами, занимавшими подчас целые шкафы и даже комнаты.

Технология микросхем позволила миниатюризировать процессоры. Первый микропроцессор Intel 4004 был представлен 15 ноября 1971 года корпорацией Intel. Он содержал 2300 транзисторов, работал на тактовой частоте 108 кГц и стоил 300$.

Разработанный компанией IBM принцип совместимости привел к унификации большинства выпускаемых сейчас процессоров с точки зрения подключения к компьютеру. Большинство современных процессоров являются Intel-совместимымыми, т. е. имеют такой же технический формат подключения, набор инструкций и пр., как процессоры компании Intel.

Наиболее популярные процессоры сегодня производят фирмы Intel и AMD. Среди процессоров от Intel: 8086, i286 (в русском компьютерном сленге называется «двойка», «двушка»), i386 («тройка», «трёшка»), i486 («четвёрка»), Pentium (i586)(«пень», «пенёк», «второй пень», «третий пень» и т.д. Наблюдается также ретровозврат названий: Pentium III называют «тройкой», Pentium 4 — «четвёркой»)), Pentium II, Pentium III, Celeron (упрощённый вариант Pentium III или 4), Pentium 4, Xeon (серия процессоров для серверов), Itanium и др. AMD, появившаяся на рынке позже, имеет в своей линейке процессоры Amx86 (сравним с Intel 486), Duron, Sempron (сравним с Intel Celeron), Athlon, Athlon 64, Athlon 64 X2, Opteron и др.
[править]

Будущие перспективы

В ближайшие 10–20 лет, скорее всего, изменится физическая часть процессоров, ввиду того, что технологический процесс упрётся в физические пределы (идеальный транзистор по заявлению Intel — 5 нм). Возможно, это будут:
Квантовые компьютеры
Молекулярные компьютеры
[править]

Квантовые процессоры

Процессоры, работа которых всецело базируется на квантовых эффектах. В настоящее время ведутся работы над созданием рабочих версий квантовых процессоров.
[править]

Российские микропоцессоры

Производством микропоцессоров в России занимается ЗАО "МЦСТ". Им разработаны и внедрены в производство универсальные RISC-микропроцессоры с проектными нормами 0,13 и 0,35 мкм. Завершена разработка суперскалярного микропроцессора нового поколения Эльбрус. Основные потребители российских микропроцессорв - предприятия ВПК. Однако в 2005 году состоялась поглощение корпорацией Intel ЗАО "МЦСТ".
[править]

История развития
1998 г. SPARC-совместимый микропроцессор с технологическими нормами 0,5 мкм и частотой 80 МГц
2001 г. SPARC-совместимый микропроцессор МЦСТ-R150 с топологическими нормами 0,35 мкм и тактовой частотой 150 МГц.
2003 г. SPARC-совместимый микропроцессор МЦСТ-R500 с топологическими нормами 0,13 мкм и тактовой частотой 500 МГц.
2003 г. SPARC-совместимый микропроцессор на полностью заказной технологии с топологическими нормами 0,13 мкм и тактовой частотой 1 ГГц "Эльбрус" - микропроцессор нового поколения с топологическими нормами 0,13 мкм и тактовой частотой 300 МГц (авторские права защищены 29 патентами)
2004 г. E2K - микропроцессор нового поколения на полностью заказной технологии с топологическими нормами 0,13 мкм и тактовой частотой 1,2 ГГц (авторские права защищены 70 патентами).
Январь 2005 г. - Успешно завершены государственные испытания микропроцессора МЦСТ-R500 - самой совершенной модификации первых современных отечественных универсальных RISC-микропроцессоров семейства @МЦСТ-R. Этот микропроцессор явился базовым для пяти новых модификаций вычислительного комплекса Эльбрус-90микро, успешно прошедших типовые испытания в конце 2004 года.
Январь 2005 г. - На базе микропроцессоров МЦСТ-R500 в рамках проекта Эльбрус-90микро создан микропроцессорный модуль МВ/C, фактически представляющий собой одноплатную ЭВМ, превышающую миллиардный порог производительности.
Январь 2005 г. - На базе микропроцессорного ядра МЦСТ-R500 начата разработка двухпроцессорной системы на кристалле (СНК). На кристалле будут также размещены все контроллеры, обеспечивающие ее функционирование как самостоятельной ЭВМ. На базе СНК предполагается создание семейств новых малогабаритных носимых вычислительных устройств типа ноутбуков, наладонников, GPS-привязчиков и т.п.
Май 2005 г. - Получены первые образцы микропроцессора Эльбрус. Этот микропроцессор построен по не имеющей аналогов передовой отечественной технологии, в которой реализована архитектура явного параллелизма (EPIC). ЗАО "МЦСТ" приступает к испытаниям микропроцессора.

( by monakhoff | mailto: monakhoff@gmail.com | homepage: http://monakhoff.mylivepage.ru/ )

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭВМ
1. Корпус
Характеристики корпусов:форм-фактор, параметры блока питания, возможности по кондиционированию
Форм-фактор: tower (bigtower, middle, mini, slim) , desktop, специальные форматы
Параметры качества корпуса – качество металла, конструкция корпуса, дополнительные вентиляторы, уровень шумов, уровень ЭМИ.
Характеристики блоков питания: мощность, параметры воздушного потока, габариты.
Расчет минимальной мощности БП : 0,8*(общая мощность потребляемая всеми компонентами компьютера).
Типичные значения потребляемой мощности:
• процессор (80)
• системная плата (25);
• вентиляторы блока питания (3) и процессора (3);
• модули памяти (по 10 для SDRAM и 30 для DDR);
• графическая карта (20-55);
• жесткие диски (по 30);
• дисководы CD-ROM/RW/DVD (по 15);
• прочие компоненты (до 30).
2. Системная плата
Системная плата характе¬ризуется следующими параметрами: платформенная ориен¬тация, масштабируемость, функциональность, сбалансирован¬ность. Реализация этих параметров практически стопроцентно зависит от возможностей комплекта микросхем системной логики (именуемого чипсетом), установленного на материнской плате.
Производители чипсетов : Intel, VIA, SiS, ALi. ( Два новичка nVidia, ATI).
3. Процессор
Вычислительная мощность современных процессоров для персональных компьютеров в основном зависит от принятой архитектуры и технологических возможностей изготовления элементов (транзисторов, конденсаторов, резисторов) мини¬мального размера.
Крупнейшими производителями процессоров являются фирмы Intel и AMD. Основой продукции Intel для настольных систем является процессор Pentium 4 на ядре Northwood с рабочими частотами 1,8-3,46 ГГц. Частота системной шины 400, 533 или 800 МГц. Процессоры выпускаются по технологи¬ческим нормам 0,13 мкм, имеют объем кэш-памяти L1 8 Кбайт и кэш-памяти L2 512 Кбайт. Ядро Prescott процессоров Pentium 4 отличается уве¬личенным до 1024 Кбайт кэшем L2 и более эффективной архи¬тектурой, что позволяет поднять рабочие частоты до 3,8 ГГц и выше.
Линейка процессоров Celeron является «бюджетным» вари¬антом линейки процессоров Pentium 4. Кэш-память второго уровня уменьшена до 128 Кбайт, частота системной шины составляет 400 МГц. Рабочие частоты Celeron также меньше, чем у Pentium 4. В частности, на ядре Northwood выпускаются процессоры Celeron с рабочими частотами 2-2,8 ГГц. Все про¬цессоры Celeron на ядре Northwood имеют интерфейс Socket 478 и могут быть установлены на любые системные платы, под¬держивающие процессор Pentium 4.
4. Оперативная память
Сейчас практически определились стандарты на типы памяти, которые ориентированы на определенные сферы применения. Для дешевых систем это синхронная динамиче¬ская память с произвольным доступом (SDRAM), для основ¬ной массы ПК — память SDRAM с удвоенной частотой обмена данными (DDR SDRAM), для серверов и мощных рабочих стан¬ций — память компании Rambus (RDRAM).
Микросхемы динамической памяти монтируют в модули, имеющие разъемы интерфейса шины памяти компьютера. Один или несколько модулей образуют оперативную память компьютера. К основным характеристикам оперативной памяти относятся тактовая частота, время доступа, параметры задер¬жек, объем, число банков и некоторые другие.
Тактовая частота. Тактовая частота обычно прямо указыва¬ется в спецификации на память и в маркировке модулей. При¬чем для памяти DDR SDRAM указывают эффективную частоту обмена данными, то есть удвоенную по сравнению с физической частотой синхроимпульсов.
Время доступа. Время доступа характеризует пиковые зна¬чения (в наносекундах) при обращении к памяти и обычно ука¬зывается в маркировке микросхем.
Производители. Samsung, Hynix (Hyundai), Fujitsu, LG Semicon¬ductor, NEC, Infineon. Среди компаний, занимающихся сборкой модулей из гото¬вых микросхем, известны качественной продукцией Viking, Transcend JetRam, Corsair, Crucial, Simple Technology, Kingston,
Kingmax, TwinMOS).

5. Жесткий диск.
Среди потребительских качеств жесткого диска - главные: емкость (объем), используемый интерфейс, скорость обмена данными, надежность, шумность и тепловыделение.
На скорость обмена данными влияет плотность записи (обычно 80 Гбайт на пластину), скорость вращения шпинделя. Скорость вращения шпин¬деля в основном влияет на среднее время доступа к данным.
Сегодня стандартом частоты вращения для жестких дисков с интерфейсом IDE считается значение 7200 оборотов в минуту (среднее время доступа 8-10 мс), с интерфейсом SCSI -10 000 оборотов в минуту (среднее время доступа 6-8 мс). Для интерфейса SCSI существуют диски с частотами вращения до 15 000 оборотов в минуту.
Объем буфера. Объем буфера (кэш-памяти) в основном влияет на внутреннюю скорость передачи данных. В жестких дисках устанавливают, как правило, буфер емкостью 2-16 Мбайт.
Надежность. Надежность — самый важный и, в то же время, наименее определенный критерий. В принципе, каждый произ¬водитель указывает параметр MTBF (Mean Time Between Fail¬ure) — среднее время наработки на отказ (измеряется в часах). Обычным показателем для дисков с интерфейсом IDE считается наработка на отказ 300 000-500 000 часов, с интерфейсом SCSI — до 1 000 000 часов. Этот параметр является чисто статистиче¬ским. Для конкретного экземпляра он означает, что за период в 1000 часов его работы вероятность выхода из строя составит 0,5% (при показателе наработки на отказ 200 000 часов).
6. Мониторы
Основные технические характеристики мониторов- диагональ(размер),
Две основные группы мониторов - это мониторы на базе элек¬тронно-лучевых трубок и на базе жидкокристаллических матриц. Существуют еще несколько типов мониторов, но они распространены меньше.
Диагональ монитора
Исторически сложилось так, что модельный ряд ЭЛТ-дис¬плеев включает трубки с диагоналями 15, 17, 19, 21, 22, 24 дюйма. Для ЖК-мониторов в основном используют панели с диагоналями 15, 17, 18, 19, 20, 23, 30 и более дюймов.
Разрешающая способность изображения.
Разрешение изо¬бражения на дисплее измеряют в точках по горизонтали и вер¬тикали. Чем выше это значение, тем больше объектов можно разместить на экране, тем лучше детализация изображения. Разрешение изображения зависит от возможностей видео¬карты и дисплея. Очевидно, что оно не может превышать число физических элементов экрана, формирующих точки изобра¬жения. Для мониторов приняты следующие типовые значения разрешения (при соотношении сторон 4:3):
15" 1024x768;
17-18" 1280x1024;
19-22" 1600x1200.
19-дюймовые мониторы на ЖК обычно имеют разрешение 1280x1024 точек. Профессиональные 22-дюймовые мониторы на ЭЛТ могут иметь оптимальное разрешение 1920x1440 точек.
Шаг точек маски. Размер монитора по диагонали и разре¬шение тесно связаны между собой. Эта связь выражается в расстоянии между пикселами одного цвета (шагом точек). Чем меньше расстояние между пикселами, тем более высокое раз¬решение может поддерживать монитор. Типовое значение шага для современных ЭЛТ составляет 0,21-0,24 мм, для ЖК панелей— 0,24-0,29 мм.

14. СТРУКТУРА ЭВМ. НАЗНАЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ И КОМПОНЕНТОВ.
Модульный принцип построения персонального компьютера позволяет в широких пределах изменять его конфигурацию. Открытая архитектура ПК способствует выпуску конкурирующими фирмами десятков и сотен изделий одной категории, но с различной функциональностью, производительностью, в разных ценовых группах. Модульность дает широкую свободу выбора, возможность конфигурирования компьютера практически под любые задачи пользователя, но требует высокой квалификации от проектировщиков и сборщиков системы.
Если разобрать компьютер на компоненты, на столе окажется, как минимум, десять элементов:
1) процессор с системой охлаждения;
2) системная (материнская) плата;
3) модуль оперативной памяти;
4) видеокарта;
5) монитор;
6) жесткий диск;
7) привод оптических дисков;
8) корпус с блоком питания;
9) клавиатура;
10.) мышь.
Этот комплект называют минимальной конфигурацией
Функции компонентов компьютера
Процессор. Центральный процессор (Central Processor Unit, CPU) выполняет вычислительные операции, исполняя код программ. Процессор состоит из ядра, объединяющего арифметико-логические устройства и буферную двухуровневую память (кэш-память первого и второго уровня), а также блоков ввода-вывода. Системной шиной процессор соединен с чипсетом материнской платы. Процессоры классифицируют по архитектуре ядра, рабочей частоте, тактовой частоте системной шины, объему кэш-памяти первого и второго уровней. Эти параметры определяют производительность (вычислительную мощность) процессора.
Система охлаждения служит неотъемлемым элементом современного процессора. Высокие рабочие частоты обусловливают высокую тепловую мощность, которую призвана рассеивать система охлаждения. Как правило, в настольных компьютерах используют воздушные системы охлаждения, состоящие из радиатора, устанавливаемого на корпусе процессора, и вентилятора для прокачки воздуха. Параметрами системы охлаждения являются тепловое сопротивление радиатора, производитель-ность и шумность вентилятора.
Системная плата. (материнская плата) служит, образно говоря, стапелем для конфигурирования компьютера. Ее возможности практически на сто процентов определяют, какие интерфейсы будут доступны для подсоединения остальных компонентов, и во многом влияют на эффективность компьютерной системы в целом. Ядром материнской платы является набор микросхем системной логики, обычно называемый чипсетом. Чипсет состоит из двух микросхем (иногда одной), поддерживающих различные интерфейсы: процессора, памяти, видеокарты, жестких и других дисков, шин расширения.
Важнейшим элементом материнской платы является базовая система ввода-вывода (Basic Input-Output System, BIOS), организующая тестирование компонентов при включении и начальную загрузку минимально необходимых программ из постоянного запоминающего устройства (ПЗУ). Основные параметры системной платы: форм-фактор, используемый чипсет, тип про-цессорного разъема, тип поддерживаемой оперативной памяти, функциональность (тип и количество поддерживаемых интерфейсов), число слотов расширения.
Оперативная память предназначены для временного (на период работы компьютера) хранения команд и данных. Оперативную память классифицируют по типу организации ячеек, устройству микросхем, техническому исполнению модулей (поддерживаемому интерфейсу), объему и скорости работы. Модули памяти соединены с чипсетом материнской платы шиной памяти.
Видеокарта выполняет обработку графических данных и передает результат на монитор через буфер кадра. Современные видеокарты имеют собственный графический процессор и локальную видеопамять для временного хранения обрабатываемых данных. Видеокарта соединена с чипсетом системной платы специализированной шиной (обычно AGP или PCI Express).
Основные параметры видеокарты: используемый чипсет, объем и тип локальной видеопамяти, интерфейс, поддерживаемые шины вывода.
Монитор служит устройством отображения визуальной информации. Пользователь получает представление о текущем состоянии компьютерной системы именно через монитор. Параметры монитора (размер по диагонали, разрешение, поддерживаемые цвета) решающим образом влияют на удобство и эффективность работы с компьютером.
Жесткий диск является основным устройством для долговременного хранения программ и данных. Загрузка полноценной версии операционной системы, сконфигурированной пользователем, происходит с жесткого диска. Главными параметрами жесткого диска служат объем и скорость передачи данных. Жесткий диск соединен с чипсетом специальной шиной (IDE, Serial AT A, SCSI).
Дисковод лазерных дисков предназначен для считывания данных с лазерных компакт-дисков, как правило, форм-фактора 5,25 дюйма. Дисковод соединен с чипсетом материнской платы такой же шиной, что и жесткий диск. Современные BIOS системной платы поддерживают загрузку операционной системы (в минимальной конфигурации) с дисководов CDD. Основными параметрами CDD ныне считаются скорость передачи данных и шумность.
Корпус служит для монтажа компонентов компьютерной системы, их питания, обеспечения условий охлаждения, снижения уровня электромагнитных излучений. Важнейший элемент корпуса блок питания. Основные параметры корпуса: мощность блока питания, форм-фактор, размер.
Клавиатура. Клавиатура предназначена для ввода данных, управления компьютером и выполнения некоторых служебных операций. Параметры клавиатуры: интерфейс связи с системной платой, раскладка знаков и тип механизма клавиш.
Мышь является устройством управления активными элементами графического интерфейса пользователя. Параметрами мыши являются: тип механизма, интерфейс связи с компьютером, точность.
Системную плату, процессор, оперативную память называют системными компонетами.
Их сочетание образует ПЛАТФОРМУ. Платформа и другие компоненты образуют конфигурацию компьтерной системы.

( by monakhoff | mailto: monakhoff@gmail.com | homepage: http://monakhoff.mylivepage.ru/ )

Материнская плата — печатная плата, на которой осуществляется монтаж большинства компонентов компьютерной системы. Название происходит от английского motherboard, иногда используется сокращение MB или слово mainboard — главная плата.

Обычно на материнской плате располагаются гнезда для подключения центрального процессора, графической платы, звуковой платы, котроллера жёсткого диска, оперативной памяти и дополнительных периферийных устройств.

Все основные электронные схемы компьютера и необходимые дополнительные устройства включаются в материнскую плату, или подключаются к ней с помощью слотов расширения. Наиболее важной частью материнской платы является чипсет, состоящий, как правило, из двух частей — северного и южного мостов (Northbridge и Southbridge). Обычно северный и южный мост расположены на отдельных микросхемах. Именно северный и южный мосты определяют, в значительной степени, особенности материнской платы и то, какие устройства могут подключаться к ней.

Современная материнская плата ПК как правило включает в себя чипсет, согласующий работу центрального процессора и составных частей компьютера (ОЗУ, ПЗУ и портов ввода/вывода), слоты расширения форматов PCI, ISA, AGP и PCI-express, а также, обычно, IDE/ATA, SATA и USB контроллеры. Большинство устройств, которые могут присоединяться к материнской плате, присоединяются с помощью одного или нескольких слотов расширения или сокетов, а некоторые современные материнские платы поддерживают беспроводные устройства, использующие протоколы IrDA, Bluetooth, или 802.11 (Wi-Fi).
[править]

Классификация материнских плат по форм-фактору

Форм-фактор материнской платы — стандарт, определяющий размеры материнской платы для персонального компьютера, места ее крепления к корпусу; расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода/вывода, сокета центрального процессора (если он есть) и слотов для оперативной памяти, а так же тип разъема для подключения блока питания.

Форм-фактор (как и любые другие стандарты) носит рекомендательный характер, однако подавляющее большинство производителей предпочитают его соблюдать, поскольку ценой соответствия существующим стандартам является совместимость материнской платы и стандартизированного оборудования (периферии, карт расширения) других производителей.
Устаревшими считаются: Baby-AT; Mini-ATX; полноразмерная плата AT; LPX.
Современными считаются: АТХ; microATX; Flex-АТХ; NLX; WTX.
Внедряемыми считаются: Mini-ITX и Nano-ITX; BTX, MicroBTX и PicoBTX

Существуют материнские платы несоответствующие никаким из существующих форм-факторов (см. таблицу). Обычно это обусловлено либо тем, что производимый компьютер узкоспециализирован, либо желанием производителя материнской платы самостоятельно производить и периферийные устройства к ней, либо невозможностью использования стандартных компонентов (так называемый «брэнд», например Apple Computer, Commodore, Silicon Graphics, Hewlett Packard, Compaq чаще других игнорировали стандарты; кроме того в нынешнем виде распределённый рынок производства сформировался только к 1987 г., когда многие производители уже создали собственные платформы).

Сокет центрального процессора — специальное гнездо, предназначенное для облегчения замены центрального процессора путём установки нового, или CPU-карты (например в Pegasos) и, таким образом, увеличения производительности ПК. Каждый сокет допускает установку только определённого типа центральных процессоров или CPU-карт.

Список сокетов и соответствующих им процессоров

В материнских платах использующих процессоры x86, новые сокеты обозначаются трехзначными номерами, при этом номер соответствует числу пинов (ножек) процессора. Старые сокеты обозначаются в порядке выпуска, обычно одной цифрой.

Сокеты процессоров фирмы Intel
Socket 1 — 80486SX, 80486DX, 80486DX2, 80486DX4 и совместимые с ними процессоры других производителей
Socket 2 — 80486SX, 80486DX, 80486DX2, 80486DX4 и клоны
Socket 3 — 80486SX, 80486DX, 80486DX2, 80486DX4 и клоны
Socket 4 — ранние процессоры Intel Pentium
Socket 5 — ранние процессоры Intel Pentium
Socket 6 — 80486DX4
Socket 7 — Intel Pentium и Pentium MMX (а так-же некоторые процессоры AMD и Cyrix)
Socket 8 — Intel Pentium Pro
Slot 1 — Intel Pentium II, старые Pentium III, процессоры Celeron (233 MHz — 1.13 GHz)
Slot 2 — процессоры Intel Xeon, основанные на ядре Pentium II/III
Socket 370 — процессоры Celeron и новые Pentium III (800 MHz — 1.4 GHz)
Socket 423 — процессоры Intel Pentium 4 и Celeron (основанные на ядре Willamette)
Socket 478 — процессоры Intel Pentium 4 и Celeron (основанные на ядрах Northwood, Prescott и Willamette)
Socket 479 — процессоры Intel Pentium M и Celeron M (основанные на ядрах Banias и Dothan)
Socket 480 — процессоры Intel Pentium M (основанные на ядре Yonah)
Socket 603/604 — процессоры Intel Xeon основанные на ядрах Northwood и Willamette Pentium 4
Socket T/LGA 775 (Land Grid Array) — процессоры Intel Pentium 4 и Celeron (основанные на ядрах Northwood и Prescott)

Сокеты процессоров фирмы AMD

Socket 754
Slot A — первоначальные процессоры AMD Athlon
Socket 462 (он же Socket A) — новые процессоры AMD Athlon, Athlon XP, Sempron и Duron
Socket 754 — процессоры AMD Athlon 64 нижнего уровня и процессоры Sempron с поддержкой только одноканального режима работы с памятью
Socket 939 — процессоры AMD Athlon 64 and AMD Athlon FX с поддержкой двухканального режима работы с памятью
Socket 940 — процессоры AMD Opteron и ранние AMD Athlon FX
Socket M2 — будущий сокет для процессоров AMD

( by monakhoff | mailto: monakhoff@gmail.com | homepage: http://monakhoff.mylivepage.ru/ )

Гибкий диск, дискета (англ. floppy disk) — устройство для хранения небольших объёмов информации, представляющее собой гибкий пластиковый диск в защитной оболочке. Используется для переноса данных с одного компьютера на другой и для распространения программного обеспечения.



Дискета состоит из круглой полимерной подложки, покрытой с обеих сторон магнитным окислом и помещенной в пластиковую упаковку, на внутреннюю поверхность которой нанесено очищающее покрытие. В упаковке сделаны с двух сторон радиальные прорези, через которые головки считывания/записи накопителя получают доступ к диску.

Способ записи двоичной информации на магнитной среде называется магнитным кодированием. Он заключается в том, что магнитные домены в среде выстраиваются вдоль дорожек в направлении приложенного магнитного поля своими северными и южными полюсами. Обычно устанавливается однозначное соответствие между двоичной информацией и ориентацией магнитных доменов.

Информация записывается по концентрическим дорожкам (трекам), которые делятся на секторы. Количество дорожек и секторов зависит от типа и формата дискеты. Сектор хранит минимальную порцию информации, которая может быть записана на диск или считана. Ёмкость сектора постоянна и составляет 512 байтов.

На дискете можно хранить от 360 Килобайт до 2,88 Мегабайт информации.

В настоящее время наибольшее распространение получили дискеты со следующими характеристиками: диаметр 3,5 дюйма (89 мм), ёмкость 1,44 Мбайт, число дорожек 80, количество секторов на дорожках 18.

Дискета устанавливается в накопитель на гибких магнитных дисках (англ. floppy-disk drive), автоматически в нем фиксируется, после чего механизм накопителя раскручивается до частоты вращения 360 мин–1. В накопителе вращается сама дискета, магнитные головки остаются неподвижными. Дискета вращается только при обращении к ней.

Накопитель связан с процессором через контроллер гибких дисков.

( by monakhoff | mailto: monakhoff@gmail.com | homepage: http://monakhoff.mylivepage.ru/ )

17. ПАМЯТЬ. ПРИНЦИП ХРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ В ПАМЯТИ.(ЯЧЕЙКИ, АДРЕСА).ВИДЫ ПАМЯТИ.
Общие принципы функционирования системной памяти
Память, применяемая для временного хранения инструкций и данных в компьютерной системе, получила название RAM (Random Access. Память этого класса подразделяется на два типа — память с динамической (Dynamic RAM, DRAM) и статической (Static RAM, SRAM) выборкой. В первом случае значение бита информации в ячейке определяется наличием или отсутствием заряда на миниатюрном конденсаторе(управляемом 1-2 транзисторами). В статической памяти применены специальные элементы — триггеры (имеющие два устойчивых состояния), реализованные на 4—6 транзисторах.,быстродействие DRAM ниже. Однако благодаря большему числу транзисторов на ячейку память SRAM существенно дороже. Обычно модули DRAM применяют в оперативной и видеопамяти, а модули SRAM — в качестве быстрых буферных (Cash) элементов в процессорах, на материнских платах, в жестких дисках, приводах CDROM и прочих устройствах.
Статическая память
Ячейкой в статической памяти является триггер — логический элемент с двумя устойчивыми состояниями, которые сохраняются до техпор, пока подается питание. Как правило, он состоит из 4—б транзисторов. Время срабатывания триггера составляет в современных микросхемах единицы наносекунд. Однако плотность компоновки ячеек SRAM существенно ниже, чем в микросхемах DRAM, а стоимость производства выше, поэтому статическая память применяется лишь в наиболее ответственных компонентах.
Необходимым элементом подсистемы памяти является так называемая кэш-память (от английского Cache — запас). Она служит в качестве буферной ≪емкости≫ при обмене данными между процессором и оперативной (системной) памятью. Так как кэш организован на микросхемах типа SRAM (Static Random Access Memory — статическая память с произвольным доступом), которые работают примерно на порядок быстрее микросхем памяти типа DRAM, процессор обрабатывает данные из кэш-памяти сразу, практическине тратя рабочие циклы на ожидание доступа. Это достигается методом копирования данных из ОЗУ в кэш при первичном обращении процессора к ним. В случае повторного обращения к тем же данным они уже поступают из кэша. Обратная операция происходит при записи данных в память.
Параметры работы кэш-памяти чрезвычайно сильно влияют на производительность подсистемы памяти в целом. Кэш-память первого уровня практически у всех ныне выпускаемых процессоров для IBM PC работает на частоте ядра. Объем-такой памяти сравнительно невелик и обычно составляет 16~64 Кбайт, которые, как правило, делятпополам между адресами и данными,
Кэш-память второго уровня больше по объему. Например, в процессорах Хеоп объем кэша L2 достигает 2 Мбайт (число транзисторов около 100 миллионов). На изделиях для рынка персональных компьютеров объем кэш-памяти, интегрированной в ядро процессора, уменьшен до технологически приемлемых величин (128—512 Кбайт).
Синхронная динамическая помпть (SDRAM)
Ячейки в динамической памяти образуют так называемую матрицу, состоящую из строк и столбцов, При считывании данных содержимое одной строки (строка считается страницей — Page) целиком переносится в буфер (на элементах статической памяти). После этого в строке считывается значение (0 или 1) нужной ячейки и содержимое буфера вновь записывается в прежнюю строку динамической памяти (операция перезарядки — precharge). Такие переносы данных осуществляются изменением состояния конденсаторов ячеек, то есть происходит процесс заряда (или разряда).
Регенерация данных. Для исключения утраты данных периодически проводятся циклы регенерации с определенной частотой (refresh rate), которые обычно инициируются специализированными микросхемами. В современных модулях используют циклы регенерации, именуемые 1К, 2К или 4К, что означает число строк (в тысячах), обновляемых за один такт.
Контроль четности, Ранее практически повсеместно в модулях памяти применялся контроль четности с целью проверки достоверности информации. Для этого при записи байта вычисляется сумма по модулю 2 всех информационных битов и результат записывается как дополнительный контрольный разряд. При чтении байта снова вычисляется контрольный разряд и сравнивается с полученным ранее.
Коррекция ошибок. Выявление и исправление ошибок (ЕСС — Error Checking and Correction) — это специальный алгоритм, который заменил контроль четности в современных модулях памяти. Каждый бит данных включается более чем в одну контрольную сумму, поэтому при возникновении в нем ошибки можно восстановить адрес и исправить сбойный бит. При сбое в двух и более битах ошибка лишь фиксируется,но не исправляется.
Система адресации
Полный адрес ячейки состоит из адресов строки и столбца.Для считывания (записи) информации на микросхему сначала подается сигнал RAS (Row Adress Strobe — импульс доступа к строке), а затем (одновременно или с небольшой задержкой) — код адреса строки. После этого через нормируемое время задержки должен быть подан код адреса столбца, перед которым проходит сигнал С AS (Column Adress Strobe — импульс доступа к столбцу). Под временем выборки микросхемы подразумевают промежуток между сигналами RAS. Следующее обращение к памяти возможно только через некоторое время, необходимое для восстановления внутренних цепей. Этот промежу-ток называют временем перезарядки, причем оно составляет почти 90% от общего времени выборки. Данные из ячеек через усилители поступают в регистр микросхемы, откуда они становятся доступными после открытия линии DOUT (Data OUT]. При операциях записи данные поступают по линии DIN {Data IJV), а цикл выполняется в обратном порядке.
Прямой доступ.
Любое системное устройство, обладающее правом прямого доступа к памяти (по одному из каналов DMA — Direct Memory Acces), при необходимости посылает запрос,содержащий адрес и размер блока данных, а также управляющие сигналы. Так как доступ к памяти по каналам DMA одновременно могут иметь несколько устройств (например, процессор, видеокарта с интерфейсом AGP, контроллер шины PCI, жесткий диск), образуется очередь запросов, хотя каждому потребителю ресурсов памяти требуются собственные данные, часто расположенные не только в разных микросхемах, но и в разных банках памяти. Тем самым образуются значительные задержки при получениизаписи данных.


( by monakhoff | mailto: monakhoff@gmail.com | homepage: http://monakhoff.mylivepage.ru/ )

Компью́терная па́мять — часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения данных в течение определённого времени. В основе работы запоминающего устройства может лежать любой физический эффект, обеспечивающий приведение системы к двум или более устойчивым состояниям. В современной компьютерной технике часто используются физические свойства полупроводников, когда прохождение тока через полупроводник или его отсутствие, трактуются, как наличие логических сигналов 0 или 1. Устойчивые состояния, определяемые направлением намагниченности позволяют использовать для хранения данных разнообразные магнитные материалы. Наличие или отсутствие заряда в конденсаторе, так же может быть положено в основу системы хранения.

Наиболее знакомыми большинству неспециалистов средствами машинного хранения данных являются используемые в персональных компьютерах: модули оперативной памяти, жёсткие диски (винчестеры), дискеты (гибкие магнитные диски), CD или DVD диски и устройства флэш-памяти.

Классификация

В зависимости от назначения и особенностей реализации устройств компьютерной памяти, к вопросам их классификации подходят по разному.

Так, при рассмотрении удалённости и доступности памяти для центрального процессорного устройства, различают: первичную, вторичную или третичную память.

Способность или неспособность к хранению данных в условиях отключения внешних источников питания определяют энергонезависимость или энергозависимость устройств хранения данных.

Особенности механизмов чтения-записи отличают устройства памяти только для чтения (ПЗУ), доступные для разовой записи и множества считываний (WORM) или пригодные для полноценного выполнения операций чтения-записи. Порядок выборки определяет память произвольного или последовательного доступа с блочной или файловой адресацией.

Впрочем, довольно часто, к вопросу классификации подходят проще, например, различая устройства в зависимости от используемого типа носителя — полупроводниковая память, оптическая память, магнитооптическая память, магнитная память и т.п.

Различные типы памяти обладают разными преимуществами, из-за чего в большинстве современных компьютеров используются сразу несколько типов устройств хранения данных.
[править]

Первичная или вторичная?

Первичная память — характеризуется наибольшей скоростью доступа. Центральный процессор имеет прямой доступ к устройствам первичной памяти; иногда они даже размещаются на одном и том же кристалле.

В традиционной интерпретации первичная память содержит активно используемые данные (например, программы работающие в настоящее время, а также данные, обрабатываемые в настоящее время). Обычно, высокоскоростная, относительно небольшая, энергозависимая (не всегда). Иногда её называют основной памятью.

Вторичная память, также называемая периферийной, в ней обычно хранится информация, не используемая в настоящее время. Доступ к такой памяти происходит медленнее, однако объёмы такой памяти могут быть в сотни и тысячи раз больше. В большинстве случаев энергонезависима.

Однако, это разделение не всегда выполняется. В качестве основной памяти может использоваться диск с произвольным доступом, являющийся вторичным запоминающим устройством (ЗУ). А вторичной памятью иногда называются отключаемые или извлекаемые ЗУ, например ленточные накопители.
[править]

Энергозависимость

Энергозависимая память теряет свое содержимое после отключения питания. Энергонезависимая память хранит содержимое после отключения питания в течении, как правило, десятков лет.
[править]

Произвольный или последовательный доступ?

ЗУ с произвольным доступом отличаются возможностью передать любые данные в любое время. Оперативное запоминающее устройство, ОЗУ и винчестер — примеры такой памяти.

ЗУ с последовательным доступом напротив, могут передавать данные только в определённой последовательности. ленточная память и некоторые типы флэш-памяти имеют такой тип доступа.
[править]

Блочный или файловый доступ?

На винчестере, используются 2 типа доступа. Блочный доступ предполагает, что вся память разделена на блоки одинаковых размеров с произвольным доступом. Файловый доступ использует абстракции — папки с файлами, в которых и хранятся данные. Другой способ адресации — ассоциативная использует алгоритм хеширования для определения адреса.
[править]

Типы запоминающих устройств
Полупроводниковая:
EPROM
флэш-память
NVRAM
RAM ОЗУ ЗУПВ
ROM ПЗУ
VRAM
WRAM
FRAM
кэш-память
память на (магнитных) сердечниках
Core rope memory
память на линиях задержки
дисковая память:
НГМД
НЖМД винчестер
магнитооптическая
оптическая:
CD-R
CD-ROM
CD-RW
DVD-RAM
DVD-ROM
DVD-R
DVD+R
DVD-RW
магнитная лента
голографическая память
память на ЦМД ЦМД-ЗУ
магнитный барабан
магнитный диск
Memory stick
Mylar® tape
перфолента
перфокарта
Selectron tube
Smartdisk
Thin film memory
трубка Вильямса, запоминающая ЭЛТ

Виртуальная память — это место зарезервированное на жестком диске используемое операционной системой для хранения временных данных, чтобы освободить оперативную память от ненужных данных. Например при переходе от одного приложения к другому: часть оперативной памяти содержащая одно из приложений переписывается в виртуальную память и очищается, или переписывается новым приложением.

Оперативная память (ОЗУ — оперативное запоминающее устройство) — в информатике — память, предназначенная для временного хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения им операций. Оперативная память передаёт процессору команды и данные непосредственно, либо через кэш-память. Каждая ячейка оперативной памяти имеет свой индивидуальный адрес.

В современных вычислительных устройствах, оперативная память представляет собой запоминающее устройство с произвольным доступом (RAM) и может изготавляваться как отдельный блок, или оно может входить в конструкцию однокристальной ЭВМ.

Флэш-память (или флеш-память) — разновидность твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти.

Существуют два типа флэш-памяти:
Nand (англ. non-and)
Nor (англ. non-or)

Флэш-память может быть прочитана сколько угодно раз, но писать в такую память можно лишь ограниченное число раз (обычно около 10 000). Причина в том, что для записи в память необходимо сначала стереть участок памяти, а участок может выдержать лишь ограниченное число стираний.

Стирание происходит участками, поэтому нельзя изменить один бит или байт без перезаписи всего участка (это ограничение относится к самому популярному на сегодня типу флэш-памяти - НЕ-И (NAND)).

Преимуществом флэш-памяти над обычной является её энергонезависимость — при выключении энергии содержимое памяти сохраняется.

Преимуществом флэш-памяти над жёсткими дисками, CD-ROM-ами, DVD является отсутствие движущихся частей. Поэтому флэш-память более компактна, дешева (с учётом стоимости устройств чтения-записи) и обеспечивает более быстрый доступ.

Недостатком, по сравнению с жёсткими дисками, является относительно малый объём: объём самых больших флэш-карт составляет около 4 Гб. (на сегодняшний день этот недостаток уже в прошлом: компания Apple выпустила флэш-носители емкостью до 60 Гб. 17.01.06)

Благодаря своей компактности, дешевизне и отсутствию потребности в энергии, флэш-память широко используется в портативных устройствах, работающих на батарейках и аккумуляторах — цифровых фотокамерах и видеокамерах, цифровых диктофонах, MP3-плеерах, КПК, а в последнее время и в программируемых калькуляторах. Кроме того, она используется для сохранения (бэкапа) важной информации из компьютера, а также для хранения встроенного программного обеспечения в различных периферийных устройствах (маршрутизаторах, коммуникаторах, принтерах, сканерах и т. д.).

Флэш-память бывает как съёмной, так и несъёмной. Съёмную флэш-память применяют для хранения изображения и звука в аудио- и видеоаппаратуре и для бэкапа, несъёмную — для хранения встроенного программного обеспечения, операционных систем, а в КПК и программируемых калькуляторах — и для хранения других программ и данных. Во многих КПК съёмная флэш-память используется как расширение памяти.

В настоящее время (2005) выпускается два основных типа флэш-памяти: NOR (логика ячеек NOT OR) и NAND (логика ячеек NOT AND). В обоих типах памяти в качестве элементарных ячеек хранения информации используются полевые двухзатворные МОП-транзисторы (транзисторы с плавающим затвором).
[править]

Типы съемной флэш-памяти
[править]

По скорости чтения/записи

Так как при потоковой передаче медиаданных больших объемов время считывания/записи и передачи файла существенно сказывается на эргономике устройства, выпускается «разноскоростная» флэш-память. Скорость обычно маркируется в скоростях стандартного CD-привода (150 KБайт/сек.).
[править]

По конструктивному исполнению и интерфейсам
Compact Flash TypeI (CF I)
Compact Flash TypeII (CF II)
Memory Stick
SecureDigital (SD)
miniSD
xD-Picture Card (xD)
MultiMediaCard (MMC)
RS-MMC
SmartMedia Card (SMC)
USB-flash

Накопитель на жёстких магнитных дисках, жёсткий диск или винче́стер, — энергонезависимое, перезаписываемое компьютерное запоминающее устройство. Является основным накопителем данных практически во всех современных компьютерах.

В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке воздуха, образуемой при быстром вращении дисков.

Название «винчестер» жёсткий диск получил благодаря фирме IBM, которая в 1973 выпустила жёсткий диск модели 3340, впервые объединивший в одном неразъёмном корпусе диски и считывающие головки. При его разработке инженеры использовали краткое внутреннее название «30-30», что означало два модуля (в максимальной компоновке) по 30 Мб каждый. Кеннет Хоутон, руководитель проекта, по созвучию с обозначением винтовки «30-30» компании «Винчестер» предложил назвать этот диск «винчестером».

По другой версии, название «винчестер» происходит от места первоначальной разработки — филиала IBM в г. Винчестере (Великобритания) [1].

В Европе и Америке название «винчестер» вышло из употребления в 1990-х годах; в российском же компьютерном сленге название «винчестер» сохранилось, сократившись до слова «винт».

Интерфейс — способ, использующийся для передачи данных. Современные накопители могут использовать интерфейсы ATA (IDE, EIDE), Serial ATA, SCSI, SAS, FireWire, USB и Fibre Channel.

Ёмкость (англ. capacity)- количество данных, которые могут храниться накопителем. Ёмкость современных винчестеров достигает 500 Гб. В отличие от принятой в информатике системе приставок, обозначающих кратную 1024 величину (кило=1024, мега=1048576 и т. д.), производителями при обозначении ёмкости жёстких дисков используются кратные 1000 величины. Так, например, «настоящая» ёмкость жёсткого диска, маркированного как «200 Гб», составляет 186,2 Гб.

Физический размер — почти все современные накопители для персональных компьютеров и серверов имеют размер либо 3,5, либо 2,5 дюйма. Последние чаще применяются в ноутбуках.

Время случайного доступа (англ. random access time) — от 5 мс до 15 мс.

Скорость вращения шпинделя (англ. spindle speed) — количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и скорость передачи данных. В настоящее время выпускаются винчестеры со следующими стандартными скоростями вращения: 4200 об./мин. (ноутбуки), 5400 и 7200 об./мин. (персональные компьютеры), 10000 и 15000 об./мин. (серверы и высокопроизводительные рабочие станции).

Надёжность (англ. reliability) — определяется как среднее время наработки на отказ (Mean Time Between Failures, MTBF).

Количество операций ввода-вывода в секунду — у современных дисков это около 50 оп./сек при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп./сек при последовательном доступе.

Потребление энергии — важный фактор для мобильных устройств.

Уровень шума — шум, который производит механика накопителя при его работе. Указывается в децибелах. Тихими накопителями считаются устройства с уровнем шума около 26 дБ и ниже.

Сопротивляемость ударам (англ. G-shock rating) — сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки g во включенном и выключенном состоянии.

Скорость передачи данных (англ. Transfer Rate):
Внутренняя зона диска: от 44,2 Мб/с до 74,5 Мб/с
Внешняя зона диска: от 74,0 Мб/с до 111,4 Мб/с

См. также Основные физические и логические параметры ЖД
[править]

Производители

Большая часть всех винчестеров производятся всего несколькими компаниями: Seagate, Western Digital, Samsung, а также ранее принадлежавшим IBM подразделением по производству дисков фирмы Hitachi. Fujitsu продолжает выпускать жёсткие диски для ноутбуков и SCSI-диски, но покинула массовый рынок в 2001 году. Toshiba является основным производителем 2,5- и 1,8-дюймовых HDD для ноутбуков.
[править]

Технологии записи данных на HDD
[править]

Метод параллельной записи

На данный момент это самая распространённая технология записи информации на НЖМД. Биты информации записываются с помощью маленькой головки, которая проходя над поверхностью вращающегося диска намагничивает миллиарды горизонтальных дискретных областей — доменов. Каждая из этих областей является логическим нулём или единицей, в зависимости от намагниченности. На сегодняшний день, домены становятся настолько малы, что остро встаёт вопрос о их стабильности. Дальнейшее развитие этой технологии под вопросом, многие считают этот метод исчерпавшим себя. Плотность записи, при использовании этого метода, на данный момент равна 150 Гбит/дюйм² (23Гбит/см²).
[править]

Метод перпендикулярной записи

Для того чтобы решить проблему с дальнейшим увеличением плотности, многие производители рассматривают технологию, при которой биты информации сохранялись бы в вертикальных доменах. Это позволит использовать более сильные магнитные поля и снизить площадь материала, необходимую для записи одного бита. Плотность записи у экспериментального прототипа — 200 Гбит/дюйм² (31 Гбит/см²), в дальнейшем планируется довести плотность до 400—500 Гбит/дюйм² (60—75 Гбит/см²).
[править]

Метод тепловой магнитной записи

Метод тепловой магнитной записи (Beat assisted magnetic recording — HAMR) на данный момент активно разрабатывается. При использовании этого метода используется точечный подогрев диска, который позволяет головке намагничивать очень мелкие области его поверхности. После того, как диск охлаждается, намагниченность «закрепляется».
[править]

История прогресса накопителей
1956 — первый коммерческий жёсткий диск, IBM 350 RAMAC, 5 МБ.
1980 — первый 5,25-дюймовый Winchester, Shugart ST-506, 5 МБ.
1986 — Стандарт SCSI
1991 — Максимальная ёмкость 100 МБ
1995 — Максимальная ёмкость 2 ГБ
1997 — Максимальная ёмкость 10 ГБ
1998 — Стандарты UDMA/33 и ATAPI
1999 — IBM выпускает Microdrive ёмкостью 170 и 340 МБ
2002 — Взят барьер адресного пространства выше 137 ГБ
2003 — Появление SATA
2005 — Максимальная ёмкость 500 ГБ
2005 — Стандарт Serial ATA 3G
2005 — Появление SAS (Serial Attached SCSI)
2006 — Применение перпендикулярного метода записи в коммерческих накопителях

Компакт-диск («CD», «CD-ROM», «КД ПЗУ») — оптический носитель информации в виде диска с отверстием в центре, информация с которого считывается с помощью лазера. Изначально компакт-диск был создан для цифрового хранения аудио (т. н. Audio-CD), однако в настоящее время широко используется как устройство хранения данных широкого назначения (т. н. CD-ROM). Аудио-компакт-диски по формату отличаются от компакт-дисков с данными и CD-плееры обычно могут воспроизводить только их (на компьютере, конечно, можно прочитать оба вида дисков). Встречаются диски, содержащие как аудиоинформацию, так и данные — их можно и послушать на CD-плеере, и прочитать на компьютере. С развитием mp3 производители бытовых CD-плееров и музыкальных центров начали снабжать их возможностью чтения mp3-файлов с CD-ROM’ов.

Технические детали

Компакт-диски изготавливаются из поликарбоната толщиной 1,2 мм, покрытого тончайшим слоем алюминия (ранее использовалось золото) с защитным слоем из лака, на котором обычно печатается этикетка. Поэтому, вопреки распространённому мнению, компакт-диск никогда не следует класть вверх ногами — этикеткой вниз — так как отражающий алюминиевый слой, на котором и хранятся данные, снизу защищён, как было сказано выше, 1,2-миллиметровым слоем поликарбоната, а сверху — лишь тонким слоем лака.

Обычно компакт-диски имеют в диаметре 12 см и вмещают до 650 мегабайт информации (или 74 минуты аудио). Есть предположение, что разработчики рассчитывали объём так, чтобы на диске полностью поместилась девятая симфония Бетховена, длящаяся именно 74 минуты. Однако, всё большее распространение получают диски объёмом 700 мегабайт (80 минут аудио). Встречаются и носители объёмом 800 мегабайт (90 минут) и даже больше, однако они могут не читаться на некоторых приводах компакт-дисков. Бывают также мини-CD (не путать с мини-дисками), диаметром 8 см, на которые вмещается около 140 Мб данных или 21 минута аудио, и CD, формой напоминающие кредитные карточки (т. н. диски-визитки).

Формат хранения данных на диске, известный как «Красная Книга» («Red Book», не путать с Красной книгой в привычном понимании), был разработан компанией Philips. В соответствии с ним на компакт-диск можно записывать звук в два канала с 16-битной импульсно-кодовой модуляцией (PCM) и частотой дискретизации 44,1 кГц. Благодаря коррекции ошибок с помощью кода Рида-Соломона, небольшие царапины не влияют на читаемость диска. Philips также владеет всеми правами на знак «Compact disk digital audio», который проставляется на дисках.

Информация на диске записывается в виде спиральной дорожки так называемых питов (углублений), выдавленных на поликарбонатном слое. Каждый пит имеет примерно 125 нм в глубину и 500 нм в ширину. Длина пита варьируется он 850 нм до 3,5 мкм. Расстояние между соседними дорожками спирали — 1,5 мкм. Данные с диска читаются при помощи лазерного луча с длиной волны 780 нм, который просвечивает поликарбонатный слой, отражается от алюминиевого и считывается фотодиодом. Луч лазера образовывает на отражающем слое пятно диаметром примерно 1,5 мкм. Так как диск читается с нижней стороны, каждый пит выглядит для лазера как возвышение. Места, где такие возвышения отсутствуют, называются площадками.

Чтобы вам было легче представить отношение размеров диска и пита: если компакт-диск был бы величиной со стадион, пит был бы размером примерно с песчинку.

Свет от лазера, попадающий на площадку, отражается и улавливается фотодиодом. Если же свет попадает на возвышение, он испытывает интерференцию со светом, отражённым от площадки вокруг возвышения и не отражается. Так происходит потому, что высота каждого возвышения равняется четверти длины волны света лазера, что приводит к разнице в фазах в половину длины волны между светом, отражённым от площадки и светом, отражённым от возвышения.

Компакт-диски бывают штампованные на заводе, для однократной записи (CD-R), для многократной записи (CD-RW). Диски последних двух типов предназначены для записи в домашних условиях на специальных пишущих приводах для компакт-дисков. В некоторых CD-плеерах и музыкальных центрах такие диски могут не читаться (в последнее время все производители бытовых музыкальных центров и CD-плееров включают в свои устройства поддержку чтения записываемых дисков).

Скорость чтения/записи CD указывается кратной 150 KБ/с, т. е. (к примеру) 48-скоростной привод обеспечивает максимальную скорость чтения (или записи) дисков, равную 48 × 150 = 7200 KБ/с (7.03 MБ/с).
[править]

Защита от копирования

Спецификация компакт-дисков не предусматривает никакого механизма защиты от копирования — диски можно свободно размножать и воспроизводить. Однако начиная с 2002 года, различные западные звукозаписывающие компании начали предпринимать попытки создать компакт-диски, защищённые от копирования. Суть почти всех методов сводится к намеренному внесению ошибок в данные, записываемые на диск, так, чтобы на бытовом CD-плеере или музыкальном центре диск воспроизводился, а на компьютере — нет. В итоге получается игра в кошки-мышки: такие диски читаются далеко не на всех бытовых плеерах, а на некоторых компьютерах — читаются, выходит программное обеспечение, позволяющее копировать даже защищённые диски и т. д. Звукозаписывающая индустрия, однако, не оставляет надежд и продолжает испытывать всё новые и новые методы.

Philips заявила, что на подобные диски, не соответствующие спецификациям «Красной Книги», запрещается наносить знак «Compact disk digital audio».
[править]

Запись на компакт-диски

Обычные компакт-диски штампуются на заводах при помощи стеклянной матрицы с вытравленным на ней рисунком дорожек, которой прессуется металлический слой диска. Существуют и диски, предназначенные для записи в домашних условиях: CD-R (Compact Disk Recordable) для однократной записи и CD-RW (Compact Disk ReWritable) для многократной. Такие диски в просторечии называются «болванками» и записываются на специальных пишущих приводах для компакт-дисков (широко сегодня распространённых), на сленге именуемыми «писалками» или «резаками». Процесс записи называется «прожигом» или «нарезкой» диска.


( by monakhoff | mailto: monakhoff@gmail.com | homepage: http://monakhoff.mylivepage.ru/ )

Принтеры
Характеристика принтеров
По технологии переноса изображения на твердый носитель, используемым красителям (материалам) принтеры обычно подразделяют на следующие классы:
• лазерные;
• струйные;
• с термопереносом (сублимационные);
• матричные;
• алфавитно-цифровые;
• трехмерные.
Алфавитно-цифровые и матричные принтеры основаны на устаревших технологиях. Однако они отличаются простотой устройства и высокой надежностью, что обусловило их приме¬нение в специальных областях — в банковском деле, в полевых условиях, в промышленности.
Принтеры с термопереносом (сублимационные) имеют слож¬ный механизм и дороги в эксплуатации. Они отличаются хоро¬шей цветопередачей и потому применяются в основном в поли¬графии (для изготовления цветопроб) и фотографии.
Трехмерные принтеры создают объемные модели, выстрели¬вая в точку с заданными координатами мельчайшие частицы быстро застывающего пластика. Трехмерные принтеры приме¬няют в промышленном и художественном дизайне, для изготов¬ления макетов деталей и машин, копий скульптур и ценных предметов. Эти устройства очень дороги и пока мало распро¬странены.
■ Устройство лазерного принтера
В лазерном (электрографическом) принтере печатаемое изо¬бражение формируется лучом лазера поточечно (и построчно) на вращающемся барабане, покрытом слоем полупроводнико¬вого материала — фоторецептора,(обычно используют селен). Этот материал способен уменьшать удельное сопротивление под воздействием света. Специальное устройство (коротрон) наносит на фоторецептор электрический заряд. Под воздей¬ствием лазерного луча в данной точке изменяется знак элек¬трического заряда. Сформированная строка в ходе вращения барабана попадает в зону напыления тонера — мелкодисперс¬ной смеси красителя и магнитного материала. Тонер через маг¬нит и ракель (устройство заряда тонера) поступает к барабану, и частицы тонера притягиваются к участкам с противополож¬ным зарядом. В это время заряженный другим коротроном лист бумаги также поступает к барабану, и частицы тонера перено¬сятся на него за счет большей заряженности листа. После «про¬катки» запечатываемой области тонер вдавливается в бумагу механическим валиком и лист нагревается в печке (фьюзере) до температуры плавления полимера, что приводит к прочному сцеплению тонера с бумагой.
Варианты конструкции лазерных принтеров предусматри¬вают так называемое «совмещенное» или «раздельное» раз¬мещение механизмов переноса. В первом случае в картридже находятся и барабан, и тонер с устройствами переноса (кроме оптико-лазерной системы). При раздельном размещении в кар¬тридже расположены только ракель и тонер.
■ Параметры лазерных принтеров
К основным техническим и цотребительским параметрам лазерных принтеров относятся: цветовой диапазон, разреша¬ющая способность, допустимая эксплуатационная нагрузка, ресурс, скорость печати, стоимость печати в расчете на один лист. Что касается цветового диапазона, то лазерные принтеры иыпускаются в двух вариантах — для монохромной (черно-болой). и цветной печати. Цветные принтеры имеют четыре последовательно расположенных узла переноса для основных цветов модели СМУК.
Разрешение. Разрешающая способность принтера измеря¬ется в точках на дюйм по горизонтали и вертикали. Разреше¬ние по горизонтали определяется, главным образом, точностью позиционирования лазерного луча и размером частиц тонера. Среди принтеров офисного класса лучшие модели имеют разре¬шение до 1200 dpi. В профессиональных принтерах достигнуто физическое разрешение 2400 dpi. Разрешение по вертикали определяется возможностями механизма вращения барабана. Здесь также получено разрешение 1200 dpi. Недорогие массо¬вые модели имеют, как правило, разрешение 600x600 dpi. Боль¬шая разрешающая способность позволяет не только более точно воспроизводить тонкие графические элементы, но и расширить тоновый диапазон растровых изображений. Полутоновые изоб¬ражения в процессе печати обязательно подвергаются растри¬рованию, а количество воспроизводимых полутонов напрямую связано с разрешающей способностью. Диапазон 256 уровней воспроизводится на принтерах класса 1200 dpi с линиатурой 75 Ipi, что примерно соответствует «газетному» качеству.
Допустимая эксплуатационная нагрузка и ресурс. Допусти¬мая нагрузка на принтер указывается изготовителем и изме¬ряется числом непрерывно печатаемых страниц. Для деше¬вых моделей нагрузка составляет 75-150 страниц, для более дорогих — до 500 страниц. Ресурс принтеров совмещенной кон¬струкции обычно составляет 300-500 тысяч листов, а реально ограничивается сроком службы в 5-6 лет при средней нагрузке. Для принтеров раздельной конструкции ресурс определяется износостойкостью барабана и обычно составляет 100 000 листов для младших и 300 000 листов для старших моделей.
Стоимость отпечатка. Важным преимуществом лазерных принтеров выглядит низкая стоимость отпечатка (выражается в центах). Этот показатель рассчитывается как сумма удельной амортизации (стоимость принтера, разделенная на ресурс) и расхода тонера на один лист при пятипроцентном заполнении. На реальных задачах средняя стоимость отпечатка достигает 1,5—1,6 цента за лист формата А4.
■ Устройство струйного принтера
Принцип формирования изображения в струйном принтере основан на поточечном и построчном нанесении жидкого кра¬сителя. «Чернила» струйных принтеров полупрозрачные и при наложении цвета смешиваются. Благодаря использованию жидких красителей механизмы струйных принтеров гораздо компактнее, чем лазерных. Основными узлами струйного прин¬тера являются: каретка с чернильными картриджами, пре¬цизионный механический привод каретки, механизм подачи бумаги, контроллер печати и контроллер интерфейса.
Конструктивно струйные принтеры различаются технологи¬ями дозирования красителя при печати и вариантом размеще¬ния головки с соплами (дюзами). Сейчас в струйных принтерах
применяют две технологии дозирования красителя: пьезоэлек¬трическую (EPSON) и термоструйную или «пузырьковую»(HP, Lexmark, Сanon и др). Параметром, характеризующим возможности технологий дозирования кра¬сителя, выступает минимальный объем формируемой капли. От него во многом зависит разрешающая способность печатающего устройства по горизонтали. В настоящее время рекорд по мини¬мальному объему красителя принадлежит пьезоэлектрической технологии: капля занимает всего 1,5 пиколитра. Однако по раз¬решающей способности лидируют принтеры с термоструйным способом печати — до 4800 dpi. Разрешение по вертикали опре¬деляется точностью механизма подачи бумаги и расстоянием между рядами сопел в печатающей головке. Обычно разреше¬ние по вертикали вдвое меньше, чем по горизонтали.
Печатающая головка содержит сопла и механизм формиро¬вания капель. Она может размещаться в подвижной каретке или в чернильном картридже. В принтерах Epson используют несъемную печатающую головку, установленную в каретке. В принтерах Canon ее можно заменять, а компании Lexmark и HewlettPackard предпочитают встраивать печатающие головки в картриджи с чернилами.
Дополнительными компонентами струйного принтера явля¬ются устройства печати на рулонной бумаге и на CD-дисках, печати с оборотом листа, резаки для рулонной бумаги, устрой¬ства распечатки изображений с носителей флэш-памяти, ЖК-дисплеи индикации и предварительного просмотра. Современ¬ные модели струйных фотопринтеров не нуждаются в подключении к компьютеру для распечатки фотографий.
■ Параметры струйных принтеров
Качество печати струйных принтеров в основном определя¬ется разрешением и цветовым охватом.
Разрешение. Ныне разрешение механизмов печати струй¬ных принтеров достигло такого уровня (1200-4800 dpi), что в дальнейшем его повышении нет никакого смысла. В отличие от электрографической печати, где полутоновое (цветное) изоб¬ражение формируется элементами растра, определяемыми линиатурой, при струйной печати допускается наложение точек друг на друга с целью получения заданного цвета. Тем самым, растр в обычном понимании на струйном отпечатке отсутствует, и, скорее, следует сравнивать его с «зернистостью» обычной фотографии. Снимок, распечатанный с разрешением 2880 dpi на специальной бумаге, без лупы невозможно отличить от фотоотпечатка.
Цветопередача. Гораздо труднее на струйном принтере вос¬произвести цветовой охват фотоизображения. На сегодняшний день выпускается множество моделей цветных струйных прин¬теров. Все они сильно различаются по способности верно пред¬ставлять цвета. На цветопередачу влияет несколько факторов. Одними из главных являются характеристики используемых чернил. Хотя во всех принтерах используют чернила с цвето¬вым спектром СМУК, абсолютно точно воспроизвести палитру СМУ невозможно, поскольку сами чернила полупрозрачны и смешиваются как друг с другом, так и с бумагой. Особую труд¬ность представляет воспроизведение тонов с низкой оптической плотностью. Поэтому в последних моделях так называемых фотопринтеров (то есть предназначенных для печати изобра¬жений фотографического качества) в дополнение к основной палитре стали применять другие цвета. Такой подход позволил существенно улучшить цветовой охват струйного отпечатка и довести его до уровня, сравнимого с химической фотографией. Сегодня даже специалист на глаз не сможет отличить высоко¬качественный струйный отпечаток от фотографии.
Стоимость отпечатка. Важным потребительским параметром cтруйного принтера является стоимость отпечатка. В среднем она в два раза выше, чем у лазерных принтеров (для черно-белых отпечатков). Однако при небольших объемах печати струйный принтер является лучшим решением для дома и малого бизнеса. А для цветной печати фотографического каче¬ства альтернативы струйным принтерам практически нет (твердочернильные принтеры слишком дороги для офисно-домашнего применения).
В настоящее время можно утверждать, что струйные прин¬теры одного ценового диапазона обеспечивают примерно оди¬наковый уровень качества и различаются в основном дополни¬тельными устройствами, стоимостью владения, совершенством драйверов и доступностью расходных материалов в конкрет¬ном регионе.


( by monakhoff | mailto: monakhoff@gmail.com | homepage: http://monakhoff.mylivepage.ru/ )

МАНИПУЛЯТОРЫ


Мышь является устройством управления активными элементами графического интерфейса пользователя. Параметрами мыши являются: тип механизма, интерфейс связи с компьютером, точность.

Мыши классифицируются по принципу работы устройства, по размерам, по интерфейсам подключения. Различаются следующие классы мышей: шариковые(механические), оптические, шариковые беспроводные, оптические беспроводные.
Для всех для них есть два подкласса – стандартных размеров и мелкие (такие обычно используют для ноутбуков).
Подключение у мышей может быть на USB, PS/2, COM. На COM очень редко, но такие мыши еще пользуются спросом и значит должны быть в магазине. При продаже мыши необходимо уточнить соответствие разъема у мыши и свободного разъема на компьютере клиента.

В эпоху AMD Athlon 64 и nVidia GeForce FX удобство работы за компьютером выходит почти на первый план. Не только директора крупных компаний, но и простые пользователи персонального компьютера стремятся к усовершенствованию качества работы, к повышению комфортабельности, не забывая при этом о всех изысках "компьютерной моды". Глобальный переход с механических мышей на оптические сегодня не просто веяние этой самой моды, а самая настоящая необходимость. Также способствует этому тот факт, что цена на оптические манипуляторы постоянно приближается к уровню механических. Преимущества оптики над механикой: в механике присутствует износ трущихся частей - шестеренок, роликов, шарика, а в оптике всего этого просто нет. Это дает преимущество в долговечности. Оптическая мышь, в отличие от роликовой, пройдет по любой поверхности - и по коврику, и просто по столу.
Рассмотрим основные характеристики мышей. Оптическое разрешение определяет точность позиционирования курсора мыши на рабочем экране. Чем выше оптическое разрешение мыши тем лучше. В современных мышах оптическое разрешение достигает значения 800 dpi. Это хорошее значение. В настольных графических устройствах указания, призванных для работы с графикой используется гораздо большее разрешение. Если говорить об оптических мышах, а они видимо скоро вытеснят механические, то их потенциал по отношению к оптическому разрешению довольно высок. Связано это с принципом работы оптической мыши. На брюшке оптической мыши находится цифровая микрокамера, которая с высокой периодичностью фиксирует изображение рабочей поверхности по которой она перемещается. Далее изображение попадает на обработку в специальный мышиный графический процессор, который уже совместно с компьютером, посредством драйверов, определяет как быстро и в каком направлении мы перемещаем мышь. Большинство мышиных графических процессоров успевает за секунду сравнить значения 5 миллионов пикселей, что и позволяет с высокой точностью и высокой степенью достоверности наводить курсор такой мыши. Причем скорость перемещения оптической мыши может быть до 1 м/с и даже выше.
Наличие колеса скроллинга стало стандартом де-факто. Это действительно удобно и тот, кто однажды попробовал эту функцию, вряд ли от нее откажется. Действительно, прокрутка колесиком в WORDе или при просмотре web-страниц очень удобна. Бывает очень полезной и в играх, например при смене оружия в шутерах. Скроллинги могут несколько отличаться друг от друга. Они могут плавными, могут дискретными, т.е. прокручиваются дискретно. Многие из скроллеров поддерживают режим третьей кнопки, когда нажатие на скроллер вызывает какую либо функцию, чаще всего прокрутку документа перемещением самой мыши. Некоторые мыши имеют не один, а два скроллера, обычно одно из колес отвечает за вертикальную прокрутку документа, другое – за горизонтальную.
Количество дополнительных клавиш также является значимой харатеристикой мыши. Помимо двух основных клавиш (правой и левой) мышь может иметь и дополнительные клавиши, которые обычно призваны выполнять наиболее часто используемые операции одним нажатием дополнительной клавиши. Такие клавиши обычно можно программировать под конкретную функцию, что может быть удобно, например, если пользователь часто открывает свой почтовый ящик, довольно удобно будет одним нажатием кнопки вызывать соответствующий браузер. Кнопка мыши может например сворачивать все окна, переключаться между окнами и т.д. Дополнительные кнопки мыши располагаются обычно либо под большим пальцем, либо рядом с основными.
Форм-фактор мыши. Этот параметр определяет форму и размеры мыши. Форма определяет насколько удобно эта мышь будет располагаться в руке, а значит насколько удобно с ней будет работать. Существует класс мышей форма которых позволяет работать леворуким (левшам)пользователям. Обычно это или специальные мыши для леворуких, что можно не часто встретить, или гораздо чаще просто мыши с симметричной формой, которыми могут работать как правши, так и левши. Размеры мыши также порой имеют очень важное значение. Мыши стандартных размеров обычно подходят большинству пользователей, однако малоразмерные мыши довольно широко представлены на рынке. Такие мыши обычно покупаются для детей или для работы с ноутбуком, где вес и размеры мыши имеют существенное значение.
Цвет мыши пожалуй трудно назвать параметром, однако некоторые пользователи (в основном женщины) выбирают мыши исключительно из эстетических соображений. Для таких пользователей существуют мыши различных цветов, и даже мыши со сменными цветовыми панелями.
Наличие или отсутствие провода. Чем хороши и чем плохи беспроводные мыши? Хороши конечно же тем, что провод при работе с этой мышью не путается, потому что его просто нет. Это удобно. Недостаток беспроводных мышей в том, что обычно такие мыши требуют сменных элементов питания (батареек). Исключение составляет небольшая группа мышей имеющая встроенный аккумулятор, заряжаемый от приемного устройства, на которое можно для этого положить мышь. И конечно, более высокая, по сравнению с проводными мышами цена. Дальность работы мыши от приемного устройства зависит от мощности радиопередатчика мыши. Скажем на мыши Logitech Cordless Click! Дальность составляет порядка полуметра, зато время работы от батареек полгода – год, в зависимости от качества батареек и от нагрузки на мышь. У беспроводных мышей Genius последнего поколения дальность связи с приемником больше за счет новейшей технологии "RF Digital Radio", которая исключает риск мертвых зон, работает на расстоянии до двух метров и обеспечивает надежную и безупречную коммуникацию с компьютером. Кроме того, она имеет 256 ID кодов для уменьшения помех от других устройств. Время работы от батарей таких мышей несколько меньше, чем у Logitech. Рекордсменом по пожираемости батареек принадлежит беспроводной мыши Celink, которая работает на одном комплекте батареек гораздо меньше, порядка 2-3 месяцев. Зато это компактная и довольно удобная мышь с функциональной направленностью для работы с ноутбуком. Отдельной группой беспроводных мышей можно отметить беспроводные мыши Bluetooth, приемник которых может быть одновременно Bluetooth-адаптером для компьютера к которому подключена такая мышь.
Дополнительные функции. Есть мыши оснащенные различными дополнительными функциями. Например, при создании мыши WebScroll+Eye фирмой Genius были добавлены функции по работе с электронной почтой. С этой мышью достаточно указать любимые адреса электронной почты в Mail Checker и выбрать способ уведомления - светодиод или звук, чтобы при получении электронной почты увидеть светящийся мягким светом "Magic-Roller" или услышать приятный звук.
Джойстики
Джойстики можно классифицировать по целям назначения, т.е. к каким играм подходят лучше всего. Здесь четыре основные группы. Джойстики для авиасимуляторов, для авиа экшен, гейм пады и рули.
Джойстики для авиасимуляторов как правило дороги, имеют дополнительно ручку шаг-газа и обычно копируют ручку управления какой-либо модели самолета (вертолета), для любителей полетать лучше и не придумать. Но стоит не дешево. (250-350$). Есть джойстики- штурвалы, также копирующие управление одного из самолетов.
Джойстики для авиа-экшен (или просто для экшен) очень большая группа джойстиков цена которых может колебаться от десяти до ста с лишним долларов, они годятся не только для леталок, но и для других игр в стиле экшен. Такие джойстики могут иметь дополнительные функциональные клавиши, программируемые под различные функции в игре (например поворот головы пилота), могут иметь так называемый микроджойстик для наведение на цель, могут иметь другие полезные клавиши. Кроме того ручка джойстика может вращаться по оси из стороны в сторону, что тоже может использоваться для увеличения угла обзора в играх. Существуют и беспроводные джойстики, принцип работы которых очень похож на принцип работы беспроводных мышей. Но пожалуй самая главная группа джойстиков – это джойстики с функцией force feed back, так называемые джойстки с отдачей. Такой джойстик передает на руку ощущения при стрельбе, а иногда и другие эффекты.
Гейм-пады очень похожи на джойстики от игровых приставок, используются в спортивных играх, в аркадах и др. Геймпады также бывают беспроводными. Некоторые геймпады продаются парами, действительно играть например в футбол на компьютере друг с другом гораздо интереснее, чем с компьютером.
Рули используются для игровых гонок. Обычно рули имеют клавиши переключения передач под рулем (как на машинах формулы один), но некоторые модели имеют ручку переключения передач (правда такая ручка переключает передачи только последовательно, на одну вверх или на одну вниз). Большинство рулей имеет в комплекте педали, их всего две (газ и тормоз). Дорогие модели рулей отличаются улучшенным дизайном рулевого колеса, увеличенным углом поворота рулевого колеса (обычно 270 градусов), повышенной прочностью педалей, и конечно функцией force feed back, которая для рулю придает особенный реализм (заноса, проезда по брусчатке, выхода из крутого поворота и т.п.).
В основном джойстики подключаются на разъем USB, но встречаются и те которые подключаются на 15-ти пиновый гейм-порт и даже на COM.

ГРАФИЧЕСКИЕ ПЛАНШЕТЫ
Графический планшет (или дигитайзер, диджитайзер) — это устройство для ввода рисунков от руки непосредственно в компьютер. Состоит из пера и плоского планшета, чувствительного к нажатию пера. Также может прилагаться специальная мышь.

История

Первые планшеты работали замысловато: перо, касаясь поверхности, испускало искры, звук от которых улавливался микрофонами, расположенными вблизи. Триангуляционным методом определялось положение пера в пространстве. Такая система была сложной, дорогой и при этом ненадёжной, поскольку внешние шумы мешали точно определить положение пера.

Первые графические планшеты, подобные современным, были представлены в 1964 году под названием «графакон» (от англ. Graphic Converter). Они содержали сетку тонких проловок, создающих последовательность слабых магнитных импульсов, которые улавливались пером, что позволяло определять текущее положение пера.

Первые планшеты для потребительского рынка назывались «КоалаПэд». Хотя изначально они были созданы для компьютера Apple II, со временем «Коала» распространилась и на другие персональные компьютеры. Потом другие фирмы стали выпускать свои модели планшетов.

Принцип действия

В современных планшетах основной рабочей частью также является сеть из проводов (или печатных проводников), подобная той, что была в «Графаконах». Эта сетка имеет достаточно большой шаг (3—6 мм), но механизм регистрации положения пера позволяет получить шаг считывания информации намного меньше шага сетки (до 100 линий на мм).

По принципу работы и технологии есть разные типы планшетов. В электростатических планшетах регистрируется локальное изменение электрического потенциала сетки под пером. Во электромагнитных перо излучает электромагнитные волны, а сетка служит приёмником. В обоих случаях на перо должно быть подано питание.

Фирма Wacom создала технологию на основе электромагнитного резонанса, когда сетка и излучает, и принимает сигнал, а перо лишь отражает его. Поэтому в таком устройстве запитывать перо не нужно. Но при работе электромагнитных планшетов возможны помехи от излучающих устройств, в частности мониторов.

Также есть планшеты, в которых нажим пера улавливается за счёт пьезоэлектрического эффекта. При нажатии пера в пределах рабочей поверхности планшета, под которой проложена сетка из тончайших проводников, на пластине пьезоэлектрика возникает разность потенциалов, что позволяет определять координаты нужной точки. Такие планшеты вообще не требуют специального пера и позволяют чертить на рабочей поверхности планшета как на обычной чертёжной доске.

Кроме координат пера в современных графических планшетах также могут определяться давление пера на рабочую поверхность, наклон, направление и сила сжатия пера рукой.

Также в графических планшетах совместно с пером используется мышь, которая, однако, работает не как обычная компьютерная мышь, а именно как особый вид пера. Такая мышь может работать только на планшете. Поскольку разрешение планшета гораздо выше, чем разрешение обычной компьютерной мыши, то использование связки мышь+планшет позволяет достичь значительно более высокой точности при вводе.

Рабочая площадь

Рабочая площадь обычно приравнивается к одному из стандартных бумажных форматов (А7-А0). Стоимость приблизительно пропорциональна площади планшета. На больших планшетах работать удобнее.

Разрешение

Разрешением планшета называется шаг считывания информации. Разрешение измеряется числом точек на дюйм (англ. dots per inch, dpi). Типичные значения разрешения для современных планшетов составляет несколько тысяч dpi.


Число степеней свободы

Количество степеней свободы описывает число квазинепрерывных характеристик взаимного положения планшета и пера. Минимальное число степеней свободы — 2 (X и Y положения проекции чувствительного центра пера), дополнительные степени свободы могут включать давление, наклон пера относительно плоскости планшета.

Применение

Графические планшеты применяются для создания изображений на компьютере, способом максимально приближенном к тому как создаются изображения на бумаге. Кроме того их удобно использовать для переноса (отрисовки) уже готовых изображений в компьютер.
[править]

Ведущие производители

Acecad
Adesso
Aiptek
Genius
GTCO CalComp
KYE
Wacom

ЦИФРОВЫЕ КАМЕРЫ

Цифрова́я фотогра́фия — раздел информационных технологий, связанный с получением фотоизображения, хранимого в цифровом формате. Цифровая фотография, в отличие от плёночной, использует электронный сенсор для записи изображения, то есть электрические сигналы вместо химических процессов. В настоящее время цифровая фотография применяется все шире, продажи цифровых фотоаппаратов в большинстве стран уже превысили продажи плёночных камер. Все шире технологии получения цифровых изображений применяются и в устройствах, ранее для этого не предназначенных, например, в сотовых телефонах или во флеш-плеерах.

Многофункциональность

Исключая самые дешёвые варианты (веб-камеры) и самые дорогие профессиональные устройства, цифровой фотоаппарат записывает снятые изображения на электро-магнитный носитель, в основном, Flash-карты и мини-диски, хотя ранее выпускались аппараты, использующие для этих целей дискеты и компакт-диски.

Многие цифровые фотоаппараты вместе с фотографиями позволяют записывать видео- и аудиофрагметны. Отдельные устройства можно использовать в качестве веб-камер, многие позволяют подключать их напрямую к принтеру для печати или к телевизору для просмотра фотографий.

Достоинства цифровой фотографии
Оперативный просмотр снятых кадров позволяет быстро понять ошибки и переснять неудавшийся кадр;
Вы платите только за печать готовых фотографий;
Долгое хранение фотографий на электронных носителях не приводит к ухудшению их качества;
Изображения готовы для обработки и тиражирования на компьютере, их не надо сканировать;
Большинство цифровых фотокамер компактнее плёночных аналогов;
Многие цифровые фотоаппараты позволяют проводить съёмку в инфракрасных лучах, используя лишь светофильтр, в то время как для классической фотографии требуется специальная фотоплёнка;
Возможность гибкого управления балансом белого, в то время как цветные фотоплёнки бывают всего двух видов — для дневной съёмки и для съёмки при электрическом освещении.

Параметры цифрового фотоаппарата

Качество изображения, даваемого цифровым фотоаппаратом, складывается из многих составляющих, которых намного больше, чем в плёночной фотографии. В их числе:
Качество оптики, в том числе уровень аберраций
Тип матрицы: ПЗС или КМОП
Физический размер матрицы
Качество встроенных алгоритмов обработки, в том числе подавление шума
Количество пикселей матрицы

Форматы файлов

Большинство современных цифровых фотоаппаратов записывают изображения в следующих форматах:
JPEG — формат, осуществляющий сжатие с потерями информации. Компромисс между качеством и размером файла. Позволяет задать степень сжатия (и качество соответственно). Есть на подавляющем большинстве цифровых камер.
TIFF — формат без сжатия или со сжатием без потерь (LZW компрессия). Как правило, реализуется только в профессиональных зеркальных камерах. Размер файла (если он без сжатия) легко определить, перемножив разрешение матрицы по вертикали и горизонтали с количеством байт на пиксел. Обычно применяется только профессионалами, тогда когда в RAW нет необходимости, а JPEG не устраивает из-за потери данных. Формат TIFF может использовать глубину 8 или 16 бит на цвет.
RAW — файл этого формата представляет собой «полуфабрикат» изображения — информацию, считанную с матрицы без обработки (или с минимальной обработкой). Назначение такого формата — дать фотографу возможность влияния на процесс образования изображения (обычно, автоматический) с возможностью коррекции параметров съемки (цветовой баланс, экспозиция) и степени необходимых преобразований (коррекция контраста, резкости, насыщенности, подавление шума и т. п.), в т. ч. для исправления ошибок фотографа. Все настройки производятся непосредственно по изображению, отталкиваясь от оценок камеры (взятых из заголовка EXIF). Коррекции при преобразовании RAW-формата (в отличие от обычного редактора) проводятся практически без потерь, используя избыточность глубины цвета матрицы (обычно 12-36 бит на цвет при результате 8, а иногда 16 бит). Кроме того, компьютер может сделать необходимые преобразования более точно и качественно, чем процессор камеры. Формат файла RAW специфичен для каждой камеры, может иметь различные расширения (CRW, CR2, NEF и др.), и не открывается программами для обработки изображений (хотя есть и исключения). Для получения изображения из формата RAW, используются специальная программа (RAW-конвертор) или соответствующий плагин, «понимающие» такой формат. Формат RAW, как правило, реализуется в любительских и профессиональных камерах. По размеру файл RAW обычно меньше или равен файлу формата TIFF.

Носители данных

Большинство современных цифровых фотоаппаратов производят запись снятых кадров на Flash-карты следующих форматов:
Secure Digital Card (SD)
CompactFlash (CF-I или CF-II)
Memory Stick (модификаций PRO, Duo, PRO Duo)
Multi Media Card (MMC)
SmartMedia
xD-Picture Card (xD)

Также возможно подключение большинства камер напрямую к компьютеру, используя стандартные интерфейсы — USB и IEEE 1394 (FireWire). Ранее использовалось и подключение через последовательный COM-порт, однако сейчас оно уже не применяется.

ЦИФРОВЫЕ ВИДЕОКАМЕРЫ.

Цифровые камеры завоевали популярность в середине 1999 года, когда серия Sony Digital 8 резко опустила ценовой порог для вхождения в мир цифрового видео. Сама по себе цифровая видеокамера отличается от аналоговой, только способом записи на ленту и возможностью легко "сбросить" отснятое видео на компьютер. В цифровой камере все та же магнитная лента, на которую просто записываются данные в цифровой, а не аналоговой форме. Однако сейчас появляется все больше камер, записывающих данные на альтернативные носители, например, на карты флэш-памяти и даже DVD диски.

Оптическая часть цифровой камеры, управление съемкой совпадают с обычной аналоговой. Основой современной цифровой видеокамеры является так называемая ПЗС-матрица - прямоугольная светочувствительная полупроводниковая пластинка с отношением сторон 3:4, которая преобразует падающий на нее свет в электрический сигнал.

Цифровые видеокамеры характеризуются специальным параметром, который называется формат ПЗС-матрицы (format)- это округленное значение длины диагонали ПЗС-матрицы, выраженное в дюймах. Например, наиболее популярная в настоящее время матрица 1/3 дюйма имеет размеры 4,8х3,6 мм. Существуют также матрицы 1" - 12,8х9,6 мм, 2/3" - 8,8х6,6 мм, 1/2" - 6,4х4,8 мм, 1/4" - 3,6х2,7 мм, причем тенденция такова, что размеры матрицы у современных видеокамер становится все меньше, а разрешающая способность и чувствительность видеокамер практически не ухудшаются.

Разрешающая способность (Resolution) является одной из важнейших характеристик цифровых видеокамер. Она характеризует способность цифровой видеокамеры различать мелкие детали и удаленные предметы. Разрешающая способность измеряется в телевизионных линиях (ТВЛ) - количестве различимых на экране видеомонитора черных и белых штрихов минимальной толщины. Чем больше это значение, тем мельче детали и более удаленные предметы можно наблюдать, что особенно важно вне помещений.

Вторым по важности параметром цифровых камер можно назвать минимальную освещенность (Minimum illumination), которая характеризует способность цифровой видеокамеры наблюдать объекты в темноте (измеряется в люксах - лк). Чем меньше это значение, тем выше качество видеокамеры.

Для любительских цифровых видеокамер сейчас существуют четыре формата – Digital 8, microMV, miniDV и DVD.
Digital 8. В этих цифровых видеокамерах используются кассеты формата Video 8, HI-8. Поэтому размер и вес таких видеокамер практически не отличается от аналоговых. Этот формат поддерживает только фирма Sony. Стоимость камер Digital 8 не значительно отличается от miniDV.
MicroMV. Ещё один формат от Sony. В этих камерах используются кассеты в два раза меньше по размерам, и сами видеокамеры microDV имеют соответственно меньшие размеры. Основная особенность видеокамер microDV в том, что запись на кассету производится в стандарте MPEG-2. К сожалению, вариант формата MPEG-2 неудобен для редактирования, так как требует очень мощных компьютерных ресурсов и неоднократных циклов компрессия\декомпрессия во время захвата\сброса видео с камеры и обратно на камеру. Формат MicroMV не рекомендуется тем, кто планирует серьёзно заниматься съёмкой и монтажом своих фильмов.
Mini DV - это очень просто. Mini Digital Video - это цифровой полупрофессиональный формат, созданный за счет упрощения и, как следствие, удешевления профессионального формата DV. Использует специальные кассеты mini DV, которые воспроизводятся либо с камеры, либо на специальном цифровом видеомагнитофоне. Формат mini DV предоставляет наилучшее качество изображения и звука, доступное любителям. Естественно, что вам станут доступны все прелести нелинейного монтажа и стереозвука качества CD. Замечательно, что на стандарте mini DV сошлись практически все ведущие производители электроники. Поэтому камеры mini DV производят все: Sony, Panasonic, Canon, JVC, Samsung и Thomson.
DVD-камеры стали продвигаться сначала фирмой Hitachi, затем о выпуске аналогичных камер объявила Sony, потом появились анонсы их выпуска и у других фирм. Смысл идеи DVD-камер в том, что снимаемое изображение записывается на mini DVD-диск диаметром 8 сантиметров в формате MPEG-2. У камер DVD-формата, увы, несколько существенных недостатков. Во-первых, запись в формате MPEG-2 не дает возможности комфортно и без потерь редактировать видео на компьютере. Во-вторых, с более-менее приемлемым качеством съемки можно на один диск записать только полчаса видео. Самое главное рекламируемое преимущество DVD-камер заключается в легкости просмотра отснятого материала.

Цифровые камеры обладают своей существенной спецификой по сравнению с более привычным для нас компьютерным оборудованием – их качество невозможно описать только цифровыми критериями. Без субъективной оценки выбор видеокамеры практически невозможен. Поэтому перед выбором надо проверить, удовлетворяют ли вас в той или иной модели такие параметры, как оптическое увеличение, цифровое увеличение, наличие стабилизатора изображения, качество детализации, чувствительности и главное – удобство камеры.


( by monakhoff | mailto: monakhoff@gmail.com | homepage: http://monakhoff.mylivepage.ru/ )

Внешняя (долговременная) память — это место длительного хранения данных (программ, результатов расчётов, текстов и т.д.), не используемых в данный момент в оперативной памяти компьютера. Внешняя память, в отличие от оперативной, является энергонезависимой. Носители внешней памяти, кроме того, обеспечивают транспортировку данных в тех случаях, когда компьютеры не объединены в сети (локальные или глобальные).

Для работы с внешней памятью необходимо наличие накопителя (устройства, обеспечивающего запись и (или) считывание информации) и устройства хранения — носителя.

Основные виды накопителей:
накопители на гибких магнитных дисках (НГМД);
накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД);
накопители на магнитной ленте (НМЛ);
накопители CD-ROM, CD-RW, DVD.

Им соответствуют основные виды носителей:
гибкие магнитные диски (Floppy Disk) (диаметром 3,5’’ и ёмкостью 1,44 Мб; диаметром 5,25’’ и ёмкостью 1,2 Мб (в настоящее время устарели и практически не используются, выпуск накопителей, предназначенных для дисков диаметром 5,25’’, тоже прекращён)), диски для сменных носителей;
жёсткие магнитные диски (Hard Disk);
кассеты для стримеров и других НМЛ;
диски CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD.

Запоминающие устройства принято делить на виды и категории в связи с их принципами функционирования, эксплуатационно-техническими, физическими, программными и др. характеристиками. Так, например, по принципам функционирования различают следующие виды устройств: электронные, магнитные, оптические и смешанные – магнитооптические. Каждый тип устройств организован на основе соответствующей технологии хранения/воспроизведения/записи цифровой информации. Поэтому, в связи с видом и техническим исполнением носителя информации, различают: электронные, дисковые и ленточные устройства.

Основные характеристики накопителей и носителей:
информационная ёмкость;
скорость обмена информацией;
надёжность хранения информации;
стоимость.

Остановимся подробнее на рассмотрении вышеперечисленных накопителей и носителей.

Принцип работы магнитных запоминающих устройств основан на способах хранения информации с использованием магнитных свойств материалов. Как правило, магнитные запоминающие устройства состоят из собственно устройств чтения/записи информации и магнитного носителя, на который, непосредственно осуществляется запись и с которого считывается информация. Магнитные запоминающие устройства принято делить на виды в связи с исполнением, физико-техническими характеристиками носителя информации и т.д. Наиболее часто различают: дисковые и ленточные устройства. Общая технология магнитных запоминающих устройств состоит в намагничивании переменным магнитным полем участков носителя и считывания информации, закодированной как области переменной намагниченности. Дисковые носители, как правило, намагничиваются вдоль концентрических полей – дорожек, расположенных по всей плоскости дискоидального вращающегося носителя. Запись производится в цифровом коде. Намагничивание достигается за счет создания переменного магнитного поля при помощи головок чтения/записи. Головки представляют собой два или более магнитных управляемых контура с сердечниками, на обмотки которых подается переменное напряжение. Изменение величины напряжения вызывает изменение направления линий магнитной индукции магнитного поля и, при намагничивании носителя, означает смену значения бита информации с 1 на 0 или с 0 на 1.

Дисковые устройства делят на гибкие (Floppy Disk) и жесткие (Hard Disk) накопители и носители. Основным свойством дисковых магнитных устройств является запись информации на носитель на концентрические замкнутые дорожки с использованием физического и логического цифрового кодирования информации. Плоский дисковый носитель вращается в процессе чтения/записи, чем и обеспечивается обслуживание всей концентрической дорожки, чтение и запись осуществляется при помощи магнитных головок чтения/записи, которые позиционируют по радиусу носителя с одной дорожки на другую.

Для операционной системы данные на дисках организованы в дорожки и секторы. Дорожки (40 или 80) представляют собой узкие концентрические кольца на диске. Каждая дорожка разделена на части, называемые секторами. При чтении или записи устройство всегда считывает или записывает целое число секторов независимо от объёма запрашиваемой информации. Размер сектора на дискете равен 512 байт. Цилиндр — это общее количество дорожек, с которых можно считать информацию, не перемещая головок. Поскольку гибкий диск имеет только две стороны, а дисковод для гибких дисков — только две головки, в гибком диске на один цилиндр приходится две дорожки. В жестком диске может быть много дисковых пластин, каждая из которых имеет две (или больше) головки, поэтому одному цилиндру соответствует множество дорожек. Кластер (или ячейка размещения данных) — наименьшая область диска, которую операционная система использует при записи файла. Обычно кластер — один или несколько секторов.

Перед использованием дискета должна быть форматирована, т.е. должна быть создана её логическая и физическая структура.

Дискеты требуют аккуратного обращения. Они могут быть повреждены, если
дотрагиваться до записывающей поверхности;
писать на этикетке дискеты карандашом или шариковой ручкой;
сгибать дискету;
перегревать дискету (оставлять на солнце или около батареи отопления);
подвергать дискету воздействию магнитных полей.

Накопители на жестких дисках объединяют в одном корпусе носитель (носители) и устройство чтения/записи, а также, нередко, и интерфейсную часть, называемую контроллером жесткого диска. Типичной конструкцией жесткого диска является исполнение в виде одного устройства — камеры, внутри которой находится один или более дисковых носителей, помещённых на один ось, и блок головок чтения/записи с их общим приводящим механизмом. Обычно, рядом с камерой носителей и головок располагаются схемы управления головками, дисками и, часто, интерфейсная часть и (или) контроллер. На интерфейсной карте устройства располагается собственно интерфейс дискового устройства, а контроллер с его интерфейсом располагается на самом устройстве. С интерфейсным адаптером схемы накопителя соединяются при помощи комплекта шлейфов.

Принцип функционирования жёстких дисков аналогичен этому принципу для ГМД.



Основные физические и логические параметры ЖД.
Диаметр дисков. Наиболее распространены накопители с диаметром дисков 2.2, 2.3, 3.14 и 5.25 дюймов.
Число поверхностей — определяет количество физических дисков, нанизанных на ось.
Число цилиндров — определяет, сколько дорожек будет располагаться на одной поверхности.
Число секторов — общее число секторов на всех дорожках всех поверхностей накопителя.
Число секторов на дорожке — общее число секторов на одной дорожке. Для современных накопителей показатель условный, т.к. они имеют неравное число секторов на внешних и внутренних дорожках, скрытое от системы и пользователя интерфейсом устройства.
Время перехода от одной дорожки к другой обычно составляет от 3.5 до 5 миллисекунд, а у самых быстрых моделей может быть от 0.6 до 1 миллисекунды. Этот показатель является одним из определяющих быстродействие накопителя, т.к. именно переход с дорожки на дорожку является самым длительным процессом в серии процессов произвольного чтения/записи на дисковом устройстве.
Время установки или время поиска — время, затрачиваемое устройством на перемещение головок чтения/записи к нужному цилиндру из произвольного положения.
Скорость передачи данных, называемая также пропускной способностью, определяет скорость, с которой данные считываются или записываются на диск после того, как головки займут необходимое положение. Измеряется в мегабайтах в секунду (MBps) или мегабитах в секунду (Mbps) и является характеристикой контроллера и интерфейса.

В настоящее время используются в основном жёсткие диски ёмкостью от 10 Гб до 80 Гб. Наиболее популярными являются диски ёмкостью 20, 30, 40 Гб.

Кроме НГМД и НГМД довольно часто используют сменные носители. Довольно популярным накопителем является Zip. Он выпускается в виде встроенных или автономных блоков, подключаемых к параллельному порту. Эти накопители могут хранить 100 и 250 Мб данных на картриджах, напоминающих дискету формата 3,5’’, обеспечивают время доступа, равное 29 мс, и скорость передачи данных до 1 Мб/с. Если устройство подключается к системе через параллельный порт, то скорость передачи данных ограничена скорость параллельного порта.

К типу накопителей на сменных жёстких дисках относится накопитель Jaz. Ёмкость используемого картриджа — 1 или 2 Гб. Недостаток — высокая стоимость картриджа. Основное применение — резервное копирование данных.

В накопителях на магнитных лентах (чаще всего в качестве таких устройств выступают стримеры) запись производится на мини-кассеты. Ёмкость таких кассет — от 40 Мб до 13 Гб, скорость передачи данных — от 2 до 9 Мб в минуту, длина ленты — от 63,5 до 230 м, количество дорожек — от 20 до 144.

CD-ROM — это оптический носитель информации, предназначенный только для чтения, на котором может храниться до 650 Мб данных. Доступ к данным на CD-ROM осуществляется быстрее, чем к данным на дискетах, но медленнее, чем на жёстких дисках.

Компакт-диск диаметром 120 мм (около 4,75’’) изготовлен из полимера и покрыт металлической плёнкой. Информация считывается именно с этой металлической плёнки, которая покрывается полимером, защищающим данные от повреждения. CD-ROM является односторонним носителем информации.

Считывание информации с диска происходит за счёт регистрации изменений интенсивности отражённого от алюминиевого слоя излучения маломощного лазера. Приёмник или фотодатчик определяет, отразился ли луч от гладкой поверхности, был рассеян или поглощён. Рассеивание или поглощение луча происходит в местах, где в процессе записи были нанесены углубления. Фотодатчик воспринимает рассеянный луч, и эта информация в виде электрических сигналов поступает на микропроцессор, который преобразует эти сигналы в двоичные данные или звук.

Скорость считывания информации с CD-ROM сравнивают со скоростью считывания информации с музыкального диска (150 Кб/с), которую принимают за единицу. На сегодняшний день наиболее распространенными являются 52х-скоростные накопители CD-ROM (скорость считывания 7500 Кб/с).

Накопители CD-R (CD-Recordable) позволяют записывать собственные компакт-диски.

Более популярными являются накопители CD-RW, которые позволяют записывать и перезаписывать диски CD-RW, записывать диски CD-R, читать диски CD-ROM, т.е. являются в определённом смысле универсальными.

Аббревиатура DVD расшифровывается как Digital Versatile Disk, т.е. универсальный цифровой диск. Имея те же габариты, что обычный компакт-диск, и весьма похожий принцип работы, он вмещает чрезвычайно много информации — от 4,7 до 17 Гбайт. Воз-можно, именно из-за большой емкости он и называется универсальным. Правда, на сего-дня реально применяется DVD-диск лишь в двух областях: для хранения видеофильмов (DVD-Video или просто DVD) и сверхбольших баз данных (DVD-ROM, DVD-R).

Разброс ёмкостей возникает так: в отличие от CD-ROM, диски DVD записываются с обеих сторон. Более того, с каждой стороны могут быть нанесены один или два слоя информации. Таким образом, односторонние однослойные диски имеют объем 4,7 Гбайт (их часто называют DVD-5, т.е. диски емкостью около 5 Гбайт), двусторонние однослойные — 9,4 Гбайт (DVD-10), односторонние двухслойные — 8,5 Гбайт (DVD-9), а двусторонние двухслойные — 17 Гбайт (DVD-18). В зависимости от объема требующих хранения данных и выбирается тип DVD-диска. Если речь идет о фильмах, то на двусторонних дисках часто хранят две версии одной картины — одна широкоэкранная, вторая в классическом телевизионном формате.

Таким образом, здесь приведён обзор основных устройств внешней памяти с указанием их характеристик.



( by monakhoff | mailto: monakhoff@gmail.com | homepage: http://monakhoff.mylivepage.ru/ )