Устройство и принцип работы магнитных дисков
Магнитные диски компьютера служат для длительного хранения информации (она не стирается при выключении ЭВМ). При этом в процессе работы данные могут удаляться, а другие записываться.
Выделяют жесткие и гибкие магнитные диски. Однако гибкие диски в настоящее время используются уже очень редко. Гибкие диски были особенно популярны в 80-90-х годах прошлого столетия.
Гибкие диски (дискеты), называемые иногда флоппи-дисками (Floppy Disk), представляют собой магнитные диски, заключенные в квадратные пластиковые кассеты размером 5,25 дюйма (133 мм) или 3,5 дюйма (89 мм). Гибкие диски позволяют переносить документы и программы с одного компьютера на другой, хранить информацию, делать архивные копии информации, содержащейся на жестком диске.
Информация на магнитный диск записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических дорожек. При записи или чтении информации магнитный диск вращается вокруг своей оси, а головка с помощью специального механизма подводится к нужной дорожке.
Дискеты размером 3,5 дюйма имеют емкость 1,44 Мбайт. Данный вид дискет наиболее распространен в настоящее время.
В отличие от гибких дисков жесткий диск позволяет хранить большие объемы информации. Емкость жестких дисков современных компьютеров может составлять терабайты.
Первый жесткий диск был создан фирмой IBM в 1973 году. Он позволял хранить до 16 Мбайт информации. Поскольку этот диск имел 30 цилиндров, разбитых на 30 секторов, то он обозначался как 30/30. По аналогии с автоматическими винтовками, имеющими калибр 30/30, этот диск получил прозвище "винчестер".
|
|
|
Жесткий диск представляет собой герметичную железную коробку, внутри которой находится один или несколько магнитных дисков вместе с блоком головок чтения/записи и электродвигателем. При включении компьютера электродвигатель раскручивает магнитный диск до высокой скорости (несколько тысяч оборотов в минуту) и диск продолжает вращаться все время, пока компьютер включен. Над диском "парят" специальные магнитные головки, которые записывают и считывают информацию так же, как и на гибких дисках. Головки парят над диском вследствие его высокой скорости вращения. Если бы головки касались диска, то из-за силы трения диск быстро вышел бы из строя.
При работе с магнитными дисками используются следующие понятия.
Дорожка – концентрическая окружность на магнитном диске, которая является основой для записи информации.
Цилиндр – это совокупность магнитных дорожек, расположенных друг над другом на всех рабочих поверхностях дисков винчестера.
Сектор – участок магнитной дорожки, который является одной из основных единиц записи информации. Каждый сектор имеет свой собственный номер.
|
|
|
Кластер - минимальный элемент магнитного диска, которым оперирует операционная система при работе с дисками. Каждый кластер состоит из нескольких секторов.
Логическая структура магнитных дисков
Любой магнитный диск имеет логическую структуру, которая включает в себя следующие элементы:
· загрузочный сектор;
· таблицы размещения файлов;
· область данных.
Загрузочный сектор (Boot Record) занимает сектор с номером 0. В нем содержится небольшая программа IPL2 (Initial Program Loading 2), с помощью которой компьютер определяет возможность загрузить операционную систему с данного диска.
Особенностью винчестера является наличие помимо загрузочного сектора еще одной области - главного загрузочного сектора (Master Boot Record). Дело в том, что единый жесткий диск может быть разбит на несколько логических дисков. Для главного загрузочного сектора на жестком диске всегда выделяется физический сектор 1. Этот сектор содержит программу IPL1 (Initial Program Loading 1), которая при своем выполнении определяет загрузочный диск.
Таблица размещения файлов используется для хранения сведений о размещении файлов на диске. Для магнитных дисков обычно используются две копии таблиц, которые следует одна за другой, и содержимое их полностью совпадает. Это делается на тот случай, если на диске произошли какие либо сбои, то диск всегда можно "отремонтировать", используя вторую копию таблицы. Если будут испорчены обе копии, то вся информация на диске будет потеряна.
|
|
|
Область данных (Data Area) занимает основную часть дискового пространства и служит непосредственно для хранения данных.
Разделы жесткого диска
Обычно жесткий диск делят на несколько разделов. Это бывает удобно для хранения файлов и является необходимым условием при установке нескольких операционных систем на один физический жесткий диск компьютера.
Итак, раздел диска – это часть жесткого диска, используемая под определенные задачи: файловую систему того или иного типа, область подкачки и т.п. Изменение содержимого и файловой системы одного раздела никак не сказывается на других.
В Linux разделы диска принято именовать так: hda1, hda2, hda3 и т.д. - для первого (или единственного) физического жесткого диска компьютера.
Если на компьютере стоит несколько жестких дисков, то разделы второго будут именоваться так: hdb1, hdb2, hdb3 и т.д. Третьего - hdс1, hdс2, hdс3 и т.д.
|
|
|
Основных разделов (primary partition) на каждом жестком диске может быть всего четыре. Соответственно от hd_1 до hd_4. (Знак подчеркивания здесь употребляется для обозначения буквы того или иного физического жеского диска).
Однако часто бывает так, что четырех разделов диска становится недостаточно. Поэтому один из основных разделов диска объявляется расширенным (extended partition) и разбивается на подразделы, начиная с hd_5 и далее.
НОД (накопители на оптических дисках) делятся на:
не перезаписываемые лазерно-оптические диски или компакт-диски (CD-ROM). Поставляются фирмой-изготовителем с уже записанной на них информацией. Запись на них возможна в лабораторных условиях лазерным лучом большой мощности. В оптическом дисководе ПК эта дорожка читается лазерным лучом меньшей мощности. Ввиду чрезвычайно плотной записи CD-ROM имеют емкость до 1,5 Гб, время доступа от 30 до 300 мс, скорость считывания данных от 150 до 1500 Кб/сек;
перезаписываемые CD-диски имеют возможность записывать информацию прямо с ПК, но для этого необходимо специальное устройство.
Магнитооптические диски (ZIP) — запись на такой диск производится под высокой температурой намагничиванием активного слоя, а считывание — лучом лазера. Эти диски удобны для хранения информации, но оборудование стоит дорого. Емкость такого диска до 20,8 Мб, время доступа от 15 до 150 мс, скорость считывания информации до 2000 Кб/сек.
Звуковая карта (Soundkart) используется для обработки звуков.
C етевая карта – для работы в сети.
Управляющие команды для синтеза звука могут поступать на звуковую карту, например, от MIDI-устройства (Musical Instruments Digital Interface). MIDI определяет протокол передачи команд по стандартному интерфейсу.
Основными параметрами звуковых карт являются: тип шины (ISA, PCI, AMR, USB), звуковой тракт диапазон воспроизводимых частот, Гц, максимальная частота микширования, КГц, разрядность преобразователей АЦП и ЦАП, отношение сигнал/шум, дБ, синтезатор объем памяти, Мбайт, количество инструментов в памяти и возможность расширения, полифония (количество одновременно звучащих голосов), наличие интерфейсов MPU-401 и MIDI, обработка звука максимальное количество одновременно обрабатываемых звуков, хор, реверберация и другая 2-D обработка звука, а также технология позиционирования звука в пространстве (3-D звук) и пространственные эффекты учет расстояния от виртуального источника звука и наличия преград, учет фактуры сцены (камень, металл, дерево, мягкая обивка и пр.), обработка потоков MPEG и DVD, разъемы и дополнительные возможности линейный вход/выход, микрофонный вход, выход на наушники, разъемы для подключения CD, джойстика, модема, PC-speaker'a и т д.
Контроллеры (адаптеры) - электронные платы для исполнения обмена данными между процессором и внешними устройствами. Контроллеры служат для обеспечения прямой связи с ОП, минуя МП, они используются для устройств быстрого обмена данными с ОП - НГМД, НЖД, дисплей и др., обеспечения работы в групповом или сетевом режиме. Клавиатура, дисплей, мышь являются медленными устройствами, поэтому они связаны с системной платой контроллерами и имеют в ОП свои отведенные участки памяти.
Порт - средство подключения периферийных устройств к материнской плате.
Порты бывают входными и выходными, универсальными (ввод - вывод), они служат для обеспечения обмена информацией ПК с внешними, не очень быстрыми устройствами. Информация, поступающая через порт, направляется в МП, а потом в ОП. Выделяют два вида портов:
последовательный COM1— обеспечивает побитный обмен информацией, обычно к такому порту подключают модем;
параллельный LPT1— обеспечивает побайтный обмен информацией, к такому порту подключают принтер. Современные ПК обычно оборудованы 1 параллельным и 2 последовательными портами.
В последнее время используется порт USB.
Разъёмы Universal Serial Bus (USB) предназначены для подключения к компьютеру таких внешних периферийных устройств, как мышь, клавиатура, портативный жёсткий диск, цифровая камера, VoIP-телефон (Skype) или принтер. Теоретически, к одному host-контроллеру USB можно подключить до 256 устройств. Максимальная скорость передачи составляет 12 Мбит/с для стандарта USB 1.1 и 480 Мбит/с для Hi-Speed USB 2.0. Разъёмы стандартов USB 1.1 и Hi-Speed 2.0 одинаковы. Различия кроются в скорости передачи и наборе функций host-контроллера USB компьютера, да и самих USB-устройств. USB обеспечивает устройства питанием, поэтому они могут работать от интерфейса без дополнительного питания (если USB-интерфейс даёт необходимое питание, не больше 500 мА на 5 В).
ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА
Устройства ввода информации
К устройствам ввода информации относятся:
Сканер (от англ. to scan - пристально разглядывать, изучать)
манипулятор типа мышь
трекбол (от англ. trackball, состоящего из двух слов: track — след или дорожка и ball - шар)
Ø джойстики (от англ. joystick, состоящего из двух слов; joy — радость, stick — палка), используемые наиболее часто в компьютерных играх;
Ø устройства оптического распознавания символов (ОРС-системы);
Ø световые перья;
Ø сенсорные экраны: достаточно лишь коснуться пальцем поверхности экрана, чтобы указать компьютеру требуемое место на экране;
Ø средства ввода графической информации: графические планшеты и электронные планшеты, называемые также диджитайзерами (от англ, digitizer — оцифровщик).
Мыши и трекболы
 |
Как дополнение к клавиатуре на современных ПЭОМ используются специальные устройства координатного введения информации в компьютер, облегчающее работу пользователя за компьютером, особенно при использовании графического режима работы дисплея – мыши и трекболы. Первую мышь создал еще в 1983 году молодой ученый Дуглас Энджельбарт в Стенфордском исследовательскому цетре (США). Первый трекбол (trackball) или “перевернутая мышь” был создан значительно позже фирмой Logitech. Наибольшее распространение в мире получили мыши Microsoft Mouse (две кнопки управления) и Mouse System (три кнопки управления).
Рисунок 8. Координатные устройства введения информации
Мышь — это устройство, с помощью которого пользователь управляет положением курсора на экране дисплея и выбирает объекты для последующей работы.
При подключении мыши к компьютеру на экране дисплея как в текстовом, так и в графическом режимах работы появляется курсор мыши. В зависимости от режима работы форма курсора может меняться.
Ввод информации в компьютер осуществляется с помощью кнопок, встроенных в тело мыши. Они позволяют пользователю подавать в компьютер сигналы о том, что объект, на который указывает курсор мыши, выбран для последующей работы. В зависимости от того, какая кнопка нажимается, и способа нажатия на нее — щелчок, двойной щелчок, нажатие с последующим удерживанием при перемещении мыши — компьютер выполняет, соответственно, различные действия.
Трекбол - устройство, похожее на мышь по принципу действия и выполняемым функциям. Трекбол представляет собой перевернутую на «спину» мышь. Шар, управляющий движением курсора на экране, находится сверху. Пользователь вращает шар ладонью или пальцем, и в соответствии с этим курсор перемещается по экрану. Трекбол удобен тем, что его не нужно двигать по столу для перемещения курсора. Он все время лежит на одном месте.
Тачпа́д, се́нсорная пане́ль (англ. touchpad: touch — касаться, pad — подушечка) — указательное (координатное) устройство ввода, предназначенное для управления курсором и отдачи различных команд компьютеру, телефону или другому электронному оборудованию.
Сканеры
Сканером (Scanner) называют устройство, которое разрешает вводить в компьютер изображения, представленные в виде текстов, рисунков, слайдов, фотографий и другой графической информации. Сканеры бывают ручные (hand-held) и настольные (desktop).
Настольные сканеры делятся на планшетные (flatbed), рулонные (Sheet-fed) и проекционные (overhead). Они бывают черно-белыми или цветными, с маленькой, средней и большой разрешающей способностью.
 |
Рисунок 9. Сканеры
Специальное устройство преобразует изображение в цифровые коды, которые поступают в компьютер. Основными характеристиками сканера являются: разрешающая способность (1200*2400, 2400*2400 dpi (точки на дюйм)); разрядность цвета, который обрабатывается (42 или 48 битов); скорость предварительного просмотра (4с); время распознания полной страницы текста (25с) или рисунка (20с).
Устройства вывода информации
Устройствами вывода информации на бумагу являются принтеры и плоттеры.
Принтеры (от англ. printer — печатающее устройство) служат для печати на бумаге информации в виде символов — букв, цифр и т.п. Шрифты, которыми осуществляется печать, определяются программами, управляющими работой компьютера. Современные принтеры могут выводить на бумагу графическую информацию.
 |
Принтер — это устройство, предназначенное для печати на бумаге выводимой из компьютера информации.
Рисунок 10. Принтеры
Существует несколько различных способов деления принтеров на типы. Прежде всего, принтеры различаются по количеству одновременно печатаемых символов: один символ (или часть символа); сразу целая строка символов; сразу страница. Соответственно принтеры называются последовательными, строчными и страничными. Далее идет разделение по виду устройства, осуществляющего печать: ударного и безударного действия. Имеется еще деление принтеров на матричные и символьные, однако, символьные принтеры сейчас практически не встречаются.
Матричные принтеры (impact dot matrix) ударного действия удобны тем, что позволяют делать одновременно несколько копий печатаемой информации. Разрешающая способность 244 или 360 dpi.
В печатающей головке принтера содержатся иглы — 9, 18 или 24 иглы. Такие головки называются точечно-матричными. При движении головки над поверхностью листа иглы, ударяя по красящей ленте, «вбивают» краску с ленты в бумагу. Если под ним лежит копировальная бумага и еще один лист бумаги, то одновременно краска вбивается с копировальной бумаги на следующий лист. Таким образом, одновременно можно получать две и более копий. Некоторые модели таких принтеров печатают символы со скоростью до 380 знаков в секунду (одна страница печатается около 8 секунд). Строчные и страничные игольчатые принтеры имеют намного большую скорость печати — до 1500 строк в минуту (одна страница печатается 2—3 секунды). Эти принтеры используют не точечно-матричные головки, а несколько длинных рядов иголок. При этом существуют модели принтеров с узкой (формат А4) и с широкой (формат А3) кареткой, печатающих на форматной или рулонной бумаге.
Одним из преимуществ ударных игольчатых принтеров сегодня является то, что они оставляют отображения букв на бумаге, что важно при составлении контрактов, официальных писем и т.п.
К принтерам безударного действия относятся струйные (liquid ink-jet) принтеры, в которых красящее вещество подается на лист бумаги через отверстия на печатающей головке. Получаемое изображение четче, чем у игольчатых принтеров (разрешающая способность 1440*720 dpi). Скорость печати струйных принтеров обычно 2—3 страницы в минуту. В отдельных моделях она достигает 7 страниц в минуту.
Большинство из чернильных (liquid ink-jet) используют “пузырчатую” технологию (buble-jet) или же пьезоэффект (piezo ink-jet).
Широко распространенными безударными принтерами являются лазерные принтеры. В лазерных (laser) принтерах используется электрографический принцип создания изображения, такой же как и в копировальных машинах. Изображение на бумаге создается с помощью лазерного луча. Качество печати таких принтеров очень высокое (разрешающая способность 1200*1200 dpi). Среди лазерных принтеров существуют печатающие устройства маленького быстродействия (4-6 страниц/мин), средней скорости (7-11 страниц/мин) и “сетевые” принтеры коллективного использования (12 и более страниц/мин).
Кроме указанных выше принтеров, существуют принтеры с цветной печатью, принтеры с термоперенесением восковой мастики, LED (Light Emitting Drode) – принтеры и т.п.
К преимуществам безударных принтеров относится их бесшумность при работе. К недостаткам — то, что они могут давать только один экземпляр изображения одновременно.
Плоттеры (от англ. to plot — чертить, вычерчивать кривую или диаграмму) — это устройства, которые выводят информацию в виде рисунков или графиков на бумаге. Их называют также графопостроителями.
Плоттер (графопостроитель) - это устройство, предназначенное для изображения выводимых из компьютера графиков, диаграмм, чертежей на бумаге.
В зависимости от целей, стоящих перед пользователем, требования, предъявляемые к плоттеру, могут быть довольно разнообразными. В соответствии с этим имеется много различных моделей графопостроителей.
К основным требованиям, предъявляемым к графопостроителям, относятся: размеры воспроизводимого изображения; точность воспроизводимой информации; количество воспроизводимых цветов; быстродействие.
Существует деление плоттеров на фрикционные, планшетные и барабанные.
Фрикционные (от англ. friction — трение) плоттеры используют специальную систему подачи бумаги в вертикальном направлении, в то время как рисующее устройство, наносящее изображение, движется в горизонтальном направлении.
В планшетных графопостроителях бумага не движется, а рисующее устройство перемещается вдоль обеих осей — вертикальной и горизонтальной, нанося изображение на бумагу.
В барабанных графопостроителях используется рулонная бумага, которая непрерывно подается в графопостроитель с помощью специального устройства. Рисующее устройство работает так же, как и во фрикционных графопостроителях. Барабанные плоттеры удобны для построения диаграмм, графиков и больших чертежей.
Рисующее устройство имеет одно или несколько перьев различных цветов. Иногда в рисующих устройствах используются карандашные грифели. Удобными для работы являются струйные рисующие устройства. Они устроены так же, как печатающие головки струйных принтеров. Струйные графопостроители работают в несколько раз быстрее, чем перьевые.
Модем
Современная жизнь требует создания все более разнообразных видов телекоммуникаций (от греч. tele — вдаль, далеко; лат. communicatio — общение).
Телекоммуникации — это средство передачи информации на расстояние.
Компьютерные телекоммуникации считаются самым перспективным видом передачи информации на расстояние с одного компьютера на другой. Осуществляется такая передача информации с помощью телефонной сети. Используются и другие линии связи. Телефонные сети создавались для передачи человеческого голоса. Голос имеет громкость, высоту, тембр. Передача голоса в телефонной линии осуществляется таким образом, что все свойства голоса сохраняются при передаче. Это достигается при помощи того, что электрический сигнал, передающий голос, изменяется по частоте (количеству колебаний в одну секунду) и амплитуде (наибольшей величине силы тока в одном колебании) в соответствии с передаваемым звуком. Компьютеры используют электрические сигналы только двух уровней: один соответствует единицам, другой — нулям двоичной системы. Из-за различия между сигналами компьютера и сигналами, используемыми в телефонной сети, необходимо иметь устройство, осуществляющее преобразование сигналов компьютера в сигналы телефонной сети и, наоборот, сигналов из телефонной сети в сигналы, понимаемые компьютером. Таким устройством является модем. Слово модем является сокращенной комбинацией слов МОдулятор/ДЕМодулятор. Moдемы могут находиться внутри системного блока компьютера или в отдельном корпусе и подсоединяться к компьютеру. Модем является как устройством ввода, так и устройством вывода информации.
Модем — это устройство, предназначенное для преобразования сигналов телефонной сети в сигналы компьютера и наоборот.
Обмен информацией между двумя компьютерами может осуществляться двумя способами:
Ø компьютеры передают информацию друг другу по очереди — так называемый полудуплексный способ;
Ø обмен информацией между компьютерами осуществляется одновременно. При этом сигналы от компьютеров не смешиваются, т.к. каждый компьютер передает данные на своих частотах, отличных от частот другого компьютера. Этот способ обмена информацией называется дуплексным. Большинство современных модемов работает в дуплексном режиме.
Важнейшей характеристикой модема является скорость передачи данных. Эта величина измеряется количеством битов, передаваемых в секунду (бит/сек). Иногда скорость передачи данных измеряется в других единицах — бодах. Бод определяет число изменений сигнала в секунду. При различных способах модуляции соотношение между бодом и количеством битов в секунду разное. Во многих модемах 1 бод соответствует 4 бит/сек. Скорость передачи информации модемами составляет ~56000 бит/сек. Использование модемов с большой скоростью передачи не всегда оправдано, т.к. возможны ошибки при передаче из-за ненадежности и помех в телефонной линии, по которой передаются сигналы от компьютера к компьютеру.
Модем кодирует сигнал, передаваемый в телефонную линию определенным способом. Принимающий модем должен «понять» этот сигнал, т.е. оба модема должны использовать совместимые системы кодирования и декодирования информации. Они должны «общаться» на понятном друг другу языке. В настоящее время наиболее широко применяется язык Hayes-команд, называемых также АТ-командами (AT — сокращение от англ. attention — внимание). Система Hayes-команд названа так по имени Дениза Хейеза — представителя одной из ведущих фирм, производящей модемы. Модемы, используемые для «выхода» в зарубежные телекоммуникационные сети, должны быть Hayes-coвместимыми.
ТВ-тюнер - устройство для просмотра не экране компьютера телевизионных передач.
Устройства мультимедиа. Мультимедиа - это специальная технология, которая с помощью программного обеспечения и технических средств дает возможность использовать на компьютере информацию в виде звуков и движущихся изображений (видео). Аппаратными составляющими мультимедиа являются акустический адаптер, микрофон, акустические колонки.
Источник бесперебойного питания (UPS)- обеспечивает компьютер на протяжении некоторого времени электротоком при исчезновении его в сети.
Сетевой фильтр - приспособление для защиты от перепадов напряжения электротока и для уменьшения помех.
Web-камера - используется при проведении видеоконференций в сети.
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 310; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!