Архитектура компьютера

Контрольная работа № 1

Архитектура компьютера.

 

ПЛАН

1. Сканеры:  
   - виды; 
   - основные параметры; 
   - принцип работы; 
   - основные виды поломок; 
   - прайс-лист магазина в своем городе.
2. Привести пример сборки компьютера «с нуля» для работы директора школы (в ценовом эквиваленте  
   до 4100 грн).

- Перечислить все компоненты для системного блока и их основные характеристики;

- Монитор, мышка, клавиатура, колонки, ББП и т.д.;

- Обосновать выбор той или иной составляющей;

- Прайс-лист магазина в своем городе.

- Описать набор программ, необходимых для работы директора.

3. Решить задание:

3.1.   Перевести в двоичную систему счисления с помощью схемы Горнера: 7624₍₈₎         N₍₂₎;

3.2.    С  помощью карт Карно минимизировать  функцию и построить ее электронно-логическую  схему:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Сканеры:  
   - виды; 
   - основные параметры; 
   - принцип работы; 
   - основные виды поломок; 
   - прайс-лист магазина в своем городе.

 

Сканером (от английского scanner) называется устройство ввода, позволяющее вводить в ЭВМ изображения. Ввод изображений может потребоваться при копировании, размножении документов, для их редактирования с последующим размножением, а также в системах хранения и поиска изображений. При комплектации сканером и высококачественным печатающим устройством ПК превращается в АРМ для подготовки и издания различных информационных материалов.

 

Виды сканеров

 

Сегодня сканеры выпускаются в  четырех конструктивах – ручном, листопротяжном, планшетном и барабанном, причем каждому из них присущи  как достоинства, так и недостатки.

Ручные сканеры – обычные  или самодвижущиеся – обрабатывают полосы документа шириной около 10 см и представляют интерес, прежде всего для владельцев мобильных  ПК. Они медлительны, имеют низкие оптические разрешения (обычно 100 точек  на дюйм) и часто сканируют изображения с перекосом. Но зато они недороги и компактны.

В листопротяжном сканере, как в  факсимильном аппарате, страницы документа  при считывании пропускаются через  специальную щель с помощью направляющих роликов (последние зачастую становятся причиной перекоса изображения при вводе). Таким образом, сканеры этого типа непригодны для ввода данных непосредственно из журналов или книг. В целом возможности применения листопротяжных сканеров ограничены, поэтому их доля на массовом рынке неуклонно снижается.

Планшетные сканеры более распространены на рынке, чем другие типы сканеров и имеют ряд преимуществ по объему применения, то есть более универсальны. Они напоминают верхнюю часть копировального аппарата: оригинал – либо бумажный документ, либо плоский предмет – кладут на специальное стекло, под которым перемещается каретка с оптикой и аналого-цифровым преобразователем (однако существуют «планшетники», в которых перемещается стекло с оригиналом, а оптика и АПЦ остаются неподвижными, чем достигается более высокое качество сканирования). Обычно планшетный сканер считывает оригинал, освещая его снизу, с позиции преобразователя. Чтобы сканировать четкое изображение с пленки или диапозитива, нужно обеспечивать подсветку оригиналов как бы сзади. Для этого и служит слайдовая приставка, представляющая собой лампу, которая перемещается синхронно со сканирующей кареткой и имеет определенную цветовую температуру.

Барабанные сканеры, по светочувствительности, значительно превосходящие потребительские планшетные устройства, применяются исключительно в полиграфии, где требуется высококачественное воспроизведение профессиональных фотоснимков. Разрешение таких сканеров обычно составляет 8000-11000 точек на дюйм и более. В барабанных сканерах оригиналы размещаются на внутренней или внешней (в зависимости от модели) стороне прозрачного цилиндра, который называется барабаном. Чем больше барабан, тем больше площадь его поверхности, на которую монтируется оригинал, и соответственно, тем больше максимальная область сканирования. После монтажа оригинала барабан приводится в движение. За один его оборот считывается одна линия пикселей, так что процесс сканирования очень напоминает работу токарно-винторезного станка. Проходящий через слайд (или отраженный от непрозрачного оригинала) узкий луч света, который создается мощным лазером, с помощью системы зеркал попадает на ФЭУ (фотоэлектронный умножитель), где оцифровывается.

 

Основные параметры  и характеристики сканеров.

 

 

Существует множество параметров сканера, непосредственно зависящих от его целевого назначения.

 

    Разрешение.

 

Разрешение характеризует величину самых мелких деталей изображения, передаваемых при сканировании без искажений. Измеряется обычно в dpi - числе отдельно видимых точек на дюйм изображения (dot per inch). Существует несколько видов разрешения, указываемого производителем сканеров.

Оптическое разрешение определяется плотностью элементов в ПЗС-линейке  и равно количеству элементов  ПЗС-линейки, деленному на ее ширину. Оно является самым важным парамером сканера, определяющим детальность получаемых с его помощью изображений. В силу этого не всегда приводится в рекламной информации производителем или продавцом сканера, стремящимся завысить его реальные характеристики. В массовых моделях сканеров обычно оно бывает равно 100 или 200 для ручных и рулонных сканеров и 300, 600 или 1200 dpi для планшетных сканеров. Сканирование всегда следует выполнять с разрешением, кратным оптическому, при этом интерполяционные искажения будут минимальны. Если же, например, на сканере с 300 dpi надо отсканировать изображение с 200 dpi, то оптимальнее будет выполнить сканирование с 300 dpi, а затем программным путем в пакете обработки (Adobe Photoshop, Paint Shop Pro, Ulead Photo Impact, Thumbs Plus и т. п.) понизить разрешение до 200 dpi.

Механическое разрешение определяет точность позиционирования каретки  с ПЗС-линейкой при перемещении  вдоль изображения. Механическое разрешение обычно в 2 раза больше оптического, что  дает повод изготовителю сканера  вводить в заблуждение покупателя тем, что сканер имеет "оптическое разрешение 300х600 dpi", хотя без интерполяции на таком сканере можно сканировать только с разрешением 300 dpi.

Интерполяционным называется разрешение, полученное путем 16-кратного программного увеличения изображения. Оно не несет в себе абсолютно никакой дополнительной информации об изображении по сравнению с реальным разрешением, причем в специализированных пакетах операция масштабирования и интерполяции выполняется зачастую качественнее, чем драйвером сканера. Указанное на коробке планшетного сканера значение интерполяционного разрешения в 4800 dpi может ввести в заблуждение покупателя, так как реальное оптическое разрешение устройства может быть всего 300 dpi.

 

 Глубина  цвета, или разрядность. 

 

Глубина цвета, или разрядность, характеризует количество бит, применяемых для хранения информации о цвете каждого пиксела. Черно-белые сканеры имеют один разряд, монохромные, как правило, 8 разрядов, а цветные сканеры, как минимум, 24 разряда (по 8 бит на хранение каждой из RGB-компонент цвета пиксела). Более совершенные сканеры могут иметь разрядность 30 или 36 (по 10 или 12 бит на каждый канал). При этом их внутренняя разрядность может быть выше внешней: "лишние" разряды используются для выполнения цветовой коррекции изображения до передачи в компьютер, хотя такая практика в основном характерна для дешевых моделей. Профессиональные и полупрофессиональные сканеры имеют и внешнюю разрядность 30 или 36 бит (а некоторые модели стоимостью свыше $10000 и до 48 бит).

 

  

 

 

Диапазон оптических плотностей.

 

Диапазон оптических плотностей - это динамический диапазон сканера, который во многом определяется его  разрядностью. Он характеризует возможность  сканера правильно передавать изображения  с большим или с очень маленьким  разбросом яркости (возможность отсканировать "фото черной кошки в темной комнате"). Вычисляется как десятичный логарифм от отношения интенсивности падающего на оригинал света к интенсивности отраженного света, и измеряется в D: 0,0 D соответствует идеально белому цвету, 4,0 D - идеально черному. У сканера этот диапазон зависит от разрядности: у 36-битного сканера он не превышает 3,6 D, у 30-битного - 3,0 D. Сканируемые изображения обычно обладают диапазоном до 2,5 D для фотографий и 3,5 D для слайдов. Дешевые 24-битные планшетные сканеры имеют динамический диапазон 1,8 - 2,3 D, хорошие 36-битные - до 3,1-3,4 D. Производители недорогих сканеров обычно не указывают динамический диапазон своих изделий.

 

Размер области  сканирования.

 

Для бытовах планшетных сканеров наиболее распространены форматы A4 и (существенно реже) A3, для рулонных сканеров - A4, а для ручных сканеров область сканирования составляет обычно полосу шириной 11 см.

 

Интерфейс.

 

Для подключения сканеров в настоящее  время применяют следующие интерфейсы.

Собственный (Proprietary) интерфейс разработчика сканера, применявшийся в ранних моделях планшетных и ручных сканеров. Как правило, представлял собой специализированную плату на шине ISA, для работы которой требовался драйвер. После прекращения выпуска таких сканеров прекращался и выпуск новых драйверов для них, что делало невозможным использовать выпущенный в эпоху Windows 3.1 сканер под Windows NT, OS/2 или Linux.

С параллельным портом EPP (LPT, или ECP) выпускаются  самые младшие модели в семействах планшетных сканеров различных производителей. Сканеры с таким интерфейсом имеют, как правило, посредственные характеристики и рассчитаны на выполнение несложных работ наподобие сканирования небольших фотографий или нескольких страниц текста. Использование параллельного порта совместно с принтером и дополнительными устройствами (например, Iomega Zip) часто приводит к трудноразрешимым аппаратным конфликтам и несовместимости.

Сканеры с интерфейсом PCMCIA встречаются  редко. Для владельцев ноутбуков  предпочтительнее использовать сканеры с интерфейсом SCSI, подключая их посредством SCSI-адаптера в конструктиве PCMCIA, или в крайнем случае сканеры с LPT-интерфейсом.

Интерфейс SCSI является стандартом для  подключения высококачественных и  высокопроизводительных устройств, обеспечивает межплатформенную совместимость сканера и его малую зависимость от смены операционной системы. К SCSI-сканерам обычно прилагается SCSI-плата на шине ISA, хотя такой сканер можно подключать и к полнофункциональным SCSI-контроллерам на шине PCI (рекомендуются платы производства Adaptec, хотя устройства от Symbios Logic, BusLogic и других производителей также показывают неплохую совместимость). Большинство 30- и 36-разрядных сканеров с разрешением 600 dpi и выше выпускаются с этим интерфейсом.

Интерфейс USB - это новый интерфейс  для подключения сканеров, активно  рекомендуемый спецификациями PC98 и PC99, однако пропускная способность USB недостаточно велика для подключения высокопроизводительных сканеров.

 

Принцип работы

 

Аналогично копировальному устройству сканер освещает оригинал белым светом с протяженного осветителя, а светочувствительные многоэлементные фотоприемные линейки (датчик сканера) с определенной частотой производит замеры интенсивности отраженного оригиналом света. Число фотоприемников в линейке может составлять 2000 и больше. Оптическая разрешающая способность сканера определяется расстоянием между фотоприемниками в линейке (чем их больше, тем разрешение лучше). Обычно оно не превышает 300 - 1200 точек на дюйм. Более высокие значения достигаются благодаря интерполяции, сглаживающей неровности контуров, именно эти значения указывают производители в документации (1600, 2400).

В процессе сканирования напряжение, создаваемое фоточувствительным элементом, преобразуется в двоичный код, который передается в компьютер для дальнейшей обработки. Если сканер при каждом замере регистрирует всего один бит информации, то он распознает только два цвета - черный и белый. В зависимости от количества битов соответствующих одному замеру, сканер может распознавать большее или меньшее количество оттенков от черного до белого. так, при 4-битовом кодировании имеется возможность распознавания 16 различных оттенков. Восьмибитовые же сканеры обеспечивают регистрацию 256 градаций серого цвета.

Для кодирования цветопередачи  можно также использовать 8 бит, но при этом сканированные изображения фотографий получается низкого качества. Однако необходимо учитывать, что увеличение количества цветов приводит к значительным затратам дисковой памяти - для хранения изображения с разрешением 300 dpi формата А4 требуется памяти 16 МВ при High Color и 24 МВ при True Color. Для экономии дискового пространства обычно применяют методы сжатия данных.

Для сканирования цветных изображений  обычно используется цветовая модель RGB. Сканируемое изображение освещается через светофильтр или от трех цветных ламп. Сигнал, соответствующий каждому основному цвету, обрабатывается отдельно. Программные средства, управляющие работой сканера, с учетом возможностей самого сканера могут обеспечивать один из трех режимов сканирования:

     сканирование штрихового  рисунка; 

     сканирование изображения  с полутоновой интерпретацией;

     сканирование шкалы  яркости (серой шкалы).

Для обеспечения первых двух режимов  достаточно иметь сканер с однобитовым кодированием (как правило применяется компаратор), причем второй режим реализуется исключительно программными средствами. Третий же режим требует устройства с многобитовым кодированием. Штриховой рисунок представляет собой изображение, содержащее только черные и белые участки, без каких-либо промежуточных оттенков. Сканирование такого изображения не требует дорогостоящих сканеров, сложного программного обеспечения и большого объема памяти для хранения изображения.

Если поближе рассмотреть иллюстрацию в газете, то можно увидеть, что она не содержит непрерывных полутоновых переходов, а представляет собой множество точек. Такое изображение называется полутоновым. При просмотре с большего расстояния точки полутонового изображения сливаются вместе и создают имитацию оттенков. Для воспроизведения различных оттенков применяется следующая техника. Расстояние между центрами точек по вертикали и горизонтали остается постоянным и измеряется количеством линий на дюйм (точек на дюйм), где 1 дюйм=2,54см. Размеры же точек изменяются, причем более крупные точки создают впечатление темного цвета, а точки с меньшими размерами делают изображение более светлым. Описанное "растровое" представление для газетных фотографий формируется обычно 65 точечными линиями на дюйм. Для журналов с хорошим качеством иллюстративного материала этот показатель равен 133 или 155.