1. Основные этапы развития информатики ивычислительной техники
Информатика возникла изкибернетики, впитав из последней понятие информации,идеи автоматизированного управления и коммуникации. В 40–50-е гг. XX в.идет процесс становления компьютеров и другой информационной техники. Вначалеэтот процесс затронул США и Великобританию, откуда и возникла «компьютерная(вычислительная) наука» (computer science). Но затем процесс компьютеризацииохватил не только англоязычные страны, и название зарождающейся научныйдисциплины computer science воспринималось как весьма «неуклюжее». Так возниклофранкоязычное название informatique (information+automatique) – информатика (англоязычное название – informatics). Были идругие предложения (в СССР – информология, информациология,), но они неприжились. Понятие «информатика» сталомеждународным с середины 70-х гг. Как и все новомодные научные дисциплины, информатика базируется на достижениях предшествующихнаучных дисциплин: кибернетики, вычислительной (прикладной) математики,электроники и др.
Понятие информации ввелв общенаучный обиход Н. Винер («Кибернетика или управление и связь вживотном и машине», 1948 г., США). До Винера это понятие называлосьпо-другому (отражение, сведения, сообщения, сигналы и др.), но суть у этихпонятий была общая – говоря современным языком, информационная. Слово «информация» происходит от informо (лат.) – придаватьвид, давать понятие. Из науки понятие информациираспространилось на все уровни – от повседневности до философии. Практическиодновременно с кибернетикой и понятием информациипоявилась и теория информации (К.Э. Шеннон,США)
Понятие информации,кибернетика, теория информации, информатика возникли не по прихоти ученых, а исходя извоенных потребностей развития связи, управления стрельбой, радиолокации ишифрования в 40-х гг. XX в., а также в связи с изобретением электронныхкомпьютеров. Соответственно, основными функциями информациив тот период полагались управление и связь. Реализовать эти функции информация должна была через свои особые формы – командыи данные, передаваемые по каналам управления исвязи. />Полагалось, что большие количества материии энергии управляются малыми количествами энергии, несущими информацию. Такую информациюпринято называть функциональнойинформацией, а соответствующий подход к понятию информации – функциональным подходом.
Один из этапов перехода к информационному обществу –компьютеризация общества, где основное внимание уделяется развитию ивнедрению компьютеров, обеспечивающих оперативное получение результатовпереработки информации и ее накопление.
Основной инструмент компьютеризации – ЭВМ (или компьютер). Человечествопроделало долгий путь, прежде чем достигло современного состояния средстввычислительной техники.
Компьютерыпрошли долгий путь развития. Сегодня в некоторых книгах можно найти упоминаниео том, что прапрадедушкой компьютера был абак. Это не совсем так, поскольку иабак, и всем известные счёты – скорее инструмент для «запоминания» чисел, чемдля вычислений. Никаких, даже механических операций ни абак, ни счётыпроизводить не могут. С тем же успехом можно загибать пальцы или рисоватьпалочки на бумаге.
Настоящимпредком компьютера были всем известные механические часы. Это действительноинструмент, который может считать без участия человека. Правда, часыотсчитывают не числа, а время, но с точки зрения механики особой разницы нет.Уже в средние века были часы, не только способные «считать» минуты и часы, но иобладающие возможностью программирования, чтобы в нужный момент собратьприхожан на церковную службу перезвоном колоколов. Несколько позже свойство«программируемости» часового механизма было использовано в конструкциимеханических будильников.
Вращающиесядиски, зубчатые колеса для передачи движения через зацепления и рычаги дляустановки чисел вошли в конструкцию первых механических «калькуляторов». Самоепервое механическое устройство для вычислений разработал Вильгельм Шикар в 1623 г.в университете г. Тюбингена(Германия).
Свою машинуон так и назвал: «Суммирующие часы». К сожалению, в Тридцатилетней войне машинапогибла, но её чертежи были найдены в середине ХХ века, а в 1960 году по нимбыла создана рабочая модель. Нередко создателем механической счётной машиныназывают Блеза Паскаля (1642 г.), но он первым не был. Просто его трудыприобрели очень широкую известность, потому что он был первым, кто началвыпускать механические вычислительные машины серийно. Они значительно упростилиработу королевских менял.
Первыеэлектронные вычислительные машины появились после второй мировой войны, и онибыли так же далеки от современных компьютеров, как абак от механических часов.В те годы никто и не думал о том, что когда-нибудь компьютер сможет помочьчеловеку в интеллектуальной деятельности. Его назначение было сугубоутилитарным – расчёт артиллерийских таблиц. Параметры орудия, свойства заряда имасса снаряда, условия погоды, высота над уровнем моря, расстояние до цели иугол возвышения ствола – всё влияет на точность попадания. Для каждого типаорудий и снарядов необходимо были огромные объёмы вычислений. Первыеэлектронные вычислительные машины позволили упростить труд тысяч вычислителей,годами без устали крутивших ручки арифмометров, а развитие ракетной техники в50-е годы добавило ещё больше вычислительных задач первым компьютерам.
К началушестидесятых годов в мире уже работали тысячи электронно-вычислительных машин,но компьютерами в современном понимании этого слова ещё не были. Эти машиныработали по программам, заложенным программистами, и по окончании работывыдавали результат. Ни о каком оперативном управлении и, тем более, общении стакой машиной ещё не было и речи.
Главнойзадачей программистов было сделать программу безошибочной, чтобы она могла бытьуспешно завершена. Разумеется, это удавалось далеко не всегда, и упрограммистов было два «злейших врага» – сброс компьютера и зависание программ.Со сбросом всё понятно – это современный выход компьютера из строя в результатекакой-то ошибки в программе. Зависание – это тоже выход из строя, но другоготипа. Если в программе есть ошибка, бывает так, что компьютер выполняет одни ите же операции бесконечное число раз. Со стороны это выглядит, как будтокомпьютер ничего не делает («завис»), а на самом деле он напряжённо трудится,хотя, увы, абсолютно безрезультатно.
Основными этапами развития вычислительной техникиявляются:
I. Ручной – с 50-го тысячелетия до н.э.;
II. Механический – с середины XVII века;
III. Электромеханический – с девяностых годовXIX века;
IV. Электронный – с сороковых годов XX века.
I. Ручнойпериод автоматизации вычислений начался на заре человеческой цивилизации. Онбазировался на использовании пальцев рук и ног. Счет с помощью группировки иперекладывания предметов явился предшественником счета на абаке – наиболееразвитом счетном приборе древности. Аналогом абака на Руси являются дошедшие донаших дней счеты. Использование абака предполагает выполнение вычислений поразрядам, т.е. наличие некоторой позиционной системы счисления.
В начале XVII века шотландский математик Дж. Непер ввел логарифмы, чтооказало революционное влияние на счет. Изобретенная им логарифмическая линейкауспешно использовалась еще пятнадцать лет назад, более 360 лет прослуживинженерам. Она, несомненно, является венцом вычислительных инструментов ручногопериода автоматизации.
II.Развитие механики в XVII веке стало предпосылкой создания вычислительныхустройств и приборов, использующих механический способ вычислений. Вот наиболеезначимые результаты, достигнутые на этом пути.
1623 г.– немецкий ученый В. Шиккард описывает и реализует в единственномэкземпляре механическую счетную машину, предназначенную для выполнения четырехарифметических операций над шестиразрядными числами.
1642 г.– Б. Паскаль построил восьмиразрядную действующую модель счетнойсуммирующей машины. Впоследствии была создана серия из 50 таких машин, одна изкоторых являлась десятиразрядной. Так формировалось мнение о возможности автоматизацииумственного труда.
1673 г.– немецкий математик Лейбниц создает первый арифмометр, позволяющий выполнятьвсе четыре арифметических операции.
1881 г.– организация серийного производства арифмометров.
Арифмометрыиспользовались для практических вычислений вплоть до шестидесятых годов XXвека.
Английскийматематик Чарльз Бэббидж (Charles Babbage, 1792–1871) выдвинул идею созданияпрограммно-управляемой счетной машины, имеющей арифметическое устройство,устройство управления, ввода и печати. Первая спроектированная Бэббиджеммашина, разностная машина, работала на паровом двигателе. Оназаполняла таблицы логарифмов методом постоянной дифференциации и заносиларезультаты на металлическую пластину. Работающая модель, которую он создал в1822 году, была шестиразрядным калькулятором, способным производить вычисленияи печатать цифровые таблицы. Второй проект Бэббиджа – аналитическаямашина, использующая принцип программного управления ипредназначавшаяся для вычисления любого алгоритма. Проект не был реализован, нополучил широкую известность и высокую оценку ученых.
Аналитическаямашина состояла из следующих четырех основных частей: блок хранения исходных,промежуточных и результирующих данных (склад – память); блок обработки данных(мельница – арифметическое устройство); блок управления последовательностьювычислений (устройство управления); блок ввода исходных данных и печатирезультатов (устройства ввода / вывода).
Одновременнос английским ученым работала леди Ада Лавлейс (Ada Byron, Countess of Lovelace,1815–1852). Она разработала первые программы для машины, заложила многие идеи иввела ряд понятий и терминов, сохранившихся до настоящего времени.
III. Электромеханическийэтап развития ВТ явился наименее продолжительным и охватывает около 60 лет – отпервого табулятора Г. Холлерита до первой ЭВМ «ENIAC».
1887 г.– создание Г. Холлеритом в США первого счетно-аналитического комплекса,состоящего из ручного перфоратора, сортировочной машины и табулятора. Одно изнаиболее известных его применений – обработка результатов переписи населения внескольких странах, в том числе и в России. В дальнейшем фирма Холлерита сталаодной из четырех фирм, положивших начало известной корпорации IBM.
Начало – 30-егоды XX века – разработка счетноаналитических комплексов. Состоят из четырехосновных устройств: перфоратор, контрольник, сортировщик и табулятор. На базетаких комплексов создаются вычислительные центры.
В это жевремя развиваются аналоговые машины.
1930 г.– В. Буш разрабатывает дифференциальный анализатор, использованный вдальнейшем в военных целях.
1937 г.– Дж. Атанасов, К. Берри создают электронную машину ABC.
1944 г.– Г. Айкен разрабатывает и создает управляемую вычислительную машину MARK-1.В дальнейшем было реализовано еще несколько моделей.
1957 г.– последний крупнейший проект релейной вычислительной техники – в СССР созданаРВМ-I, которая эксплуатировалась до 1965 г.
IV. Электронныйэтап, начало которого связывают с созданием в США в конце 1945 г.электронной вычислительной машины ENIAC.
В историиразвития ЭВМ принято выделять несколько поколений, каждое из которых имеет своиотличительные признаки и уникальные характеристики. Главное отличие машинразных поколений состоит в элементной базе, логической архитектуре ипрограммном обеспечении, кроме того, они различаются по быстродействию,оперативной памяти, способам ввода и вывода информации и т.д. Эти сведенияобобщены ниже в таблице на стр. 6. (табл. 1)
ЭВМ пятогопоколения должны удовлетворять следующим качественно новым функциональнымтребованиям:
1)обеспечивать простоту применения ЭВМ путем эффективных систем ввода / выводаинформации, диалоговой обработки информации с использованием естественныхязыков, возможности обучаемости, ассоциативных построений и логических выводов(интеллектуализация ЭВМ);
2)упростить процесс создания программных средств путем автоматизации синтезапрограмм по спецификациям исходных требований на естественных языках;усовершенствовать инструментальные средства разработчиков;
3) улучшитьосновные характеристики и эксплуатационные качества ЭВМ, обеспечить ихразнообразие и высокую адаптируемость к приложениям.
Поколения ЭВМ
Характеристики I I II IV Годы применения 1946–1958 1959–1963 1964–1976 1977–… Элементарная база Эл. лампа, реле Транзистор, параметрон ИС, БИС СБИС Kоличество ЭВМ в мире (шт.) Десятки Тысячи Десятки тысяч
Более 107 Быстродействие (операций в секунду)
До 105
До 106
До 107
Более 107 Объем оперативной памяти До 64 Kб До 512 Kб До 16 Мб Более 16 Мб Характерные типы ЭВМ поколения – Малые, средние, большие, специальные Большие, средние, мини- и микроЭВМ СуперЭВМ, ПK, специальные, общие, сети ЭВМ Типичные модели поколения EDSAC, ENIAC, UNIVAC, БЭСМ RCA-501, IBM 7090, БЭСМ-6 IBM/360, PDP, VAX, ЕС ЭВМ, СМ ЭВМ IBM/360, SX-2, IBM PC/XT/AT, PS/2, Cray Носитель информации Перфокарта, перфолента Магнитная лента Диск Гибкий, жесткий, лазерный диск, др. Характерное программное обеспечение Kоды, автокоды, ассемблеры Языки программирования, АСУ, АСУТП ППП, СУБД, САПР, ЯПВУ БЗ, ЭС, системы параллельного программирования, др.
2. Устройства вывода информации: мониторы
Монитор – универсальноеустройство визуального отображения всех видов информации состоящее из дисплея иустройств предназначенное для вывода текстовой, графической и видео информациина дисплей. Различают алфавитно-цифровые и графические мониторы, а такжемонохромные мониторы и мониторы цветного изображения – активно-матричные ипассивно-матричные ЖКМ.
Векмониторов с электронно-лучевой трубкой неотвратимо уходит в прошлое.Невероятно, но за каких-то полгода многостраничные журнальные обзоры новейшихмоделей традиционных мониторов уступили место обстоятельным описаниям свойствплоскопанельных дисплеев, прежде всего жидкокристаллических, а теперь иплазменных. Да, технологии не стоят на месте, и вот уже плазма, высшееэнергетическое состояние вещества, работает там, где требуется молниеноснаяскорость обмена информацией, поразительная оперативность, ослепительнаяновизна. Однако коммерческий цикл любого изобретения не вечен, и вот ужепроизводители, запустившие массовое производство LCD-панелей, готовят следующеепоколение технологий изображения информации. Устройства, которые придут назамену жидкокристаллическим, находятся на разных стадиях развития. Некоторые,такие, как LEP (Light Emitting Polymer – ветоизлучающие полимеры), тольковыходят из научных лабораторий, а другие, например, на основе плазменнойтехнологии, уже представляют собой законченные коммерческие продукты. Хотяплазменный эффект известен науке довольно давно (он был открыт в лабораторияхИллинойского университета в 1966 году), плазменные панели появились только в1997 году в Японии. Почему так произошло? Это связано и с дороговизной такихдисплеев, и с их ощутимой «прожорливостью» – потребляемой мощностью. Хотятехнология изготовления плазменных дисплеев несколько проще, чемжидкокристаллических, тот факт, что она еще не поставлена на поток,способствует поддержанию высоких цен на этот пока экзотический товар.Несравненное качество изображения и уникальные конструктивные особенностиделают информационные панели на плазменной технологии особенно привлекательнымидля государственного и корпоративного сектора, здравоохранения, образования,индустрии развлечений.
По способуформирования изображения мониторы можно разделить на группы:
1. Жидкокристаллические экраны
2. Плазменные дисплеи
3. C электронно-лучевой трубкой(ЭЛТ)
Классификациямониторов
1. По виду выводимой информации:
2. алфавитно-цифровые
3. дисплеи, отображающие только алфавитно-цифровую информацию
4. дисплеи, отображающие псевдографические символы
5. интеллектуальные дисплеи, обладающие редакторскими возможностями иосуществляющие предварительную обработку данных
6. графические
7. векторные
8. растровые
Построению:
1. ЭЛТ – на основе электронно-лучевой трубки (англ. cathode ray tube,CRT)
2. ЖК – жидкокристаллические мониторы (англ. liquid crystal display,LCD)
3. Плазменный – на основе плазменной панели
4. Проекционный – видеопроектор и экран, размещённые отдельно илиобъединённые в одном корпусе (как вариант – через зеркало или систему зеркал)
5. OLED-монитор – на технологии OLED (англ. organic light-emittingdiode – органический светоизлучающий диод)
6. Виртуальный ретинальный монитор – технология устройств вывода,формирующая изображение непосредственно на сетчатке глаза
7. Простой монитор – простой монитор для просмотра фильмов.
По типуустройства использования
1. в телевизорах
2. в компьютерах
3. в телефонах
4. в калькуляторах
5. в инфокиосках
Поцветности мониторы, как правило, разделяют на:
1. цветные;
2. монохромные;
Плазменные дисплеи
Разработкаплазменных дисплеев, начатая еще в 1968 г., базировалась на примененииплазменного эффекта, открытого в Иллинойсском университете в 1966 г.
Сейчаспринцип действия монитора основан на плазменной технологии: используется эффектсвечения инертного газа под воздействием электричества (примерно так же, как работаютнеоновые лампы). Мощные магниты, входящие в состав динамических излучателейзвука, расположенных рядом с экраном, никак не влияют на изображение, посколькув плазменных устройствах (как и в ЖК) отсутствует такое понятие, какэлектронный луч, а заодно и все элементы ЭЛТ, на которые так воздействуетвибрация.
/>
Рис. 1
информатика файловый информация логический
/>
Рис. 2
Формированиеизображения в плазменном дисплее происходит в пространстве шириной примерно 0,1 мммежду двумя стеклянными пластинами, заполненном смесью благородных газов –ксенона и неона. (Рис. 1). На переднюю, прозрачную пластину нанесенытончайшие прозрачные проводники, или электроды, а на заднюю – ответныепроводники. Подавая на электроды электрическое напряжение, можно вызвать пробойгаза в нужной ячейке, сопровождающийся излучением света, который и формируеттребуемое изображение. Первые панели, заполнявшиеся в основном неоном, былимонохромными и имели характерный оранжевый цвет. Проблема создания цветногоизображения была решена путем нанесения в триадах соседних ячеек люминофоровосновных цветов – красного, зеленого и синего и подбора газовой смеси,излучающей при разряде невидимый глазом ультрафиолет, который возбуждаллюминофоры и создавал уже видимое цветное изображение (три ячейки на каждыйпиксель) (Рис. 2).
Всовременных плазменных дисплеях, используемых в качестве мониторов длякомпьютера, используется так называемая технология – plasmavision – этомножество ячеек, иначе говоря пикселей, которые состоят из трех субпикселей,передающих цвета – красный, зеленый и синий.
Газ вплазменном состоянии используется, чтобы реагировать с фосфором в каждомсубпикселе, чтобы произвести цветной цвет (красный, зеленый или синий). Пикселв плазменном (газоразрядном) дисплее напоминает обычную люминесцентную лампу – ультрафиолетовоеизлучение электрически заряженного газа попадает на люминофор и возбуждает его,вызывая видимое свечение. В некоторых конструкциях люминофор наносится напереднюю поверхность ячейки, в других – на заднюю, а передняя поверхность приэтом изготавливается прозрачной. Каждый субпиксел индивидуально управляетсяэлектроникой и производит более чем 16 миллионов различных цветов.
В современныхмоделях каждая отдельная точка красного, синего или зелёного цвета можетсветиться с одним из 256 уровней яркости, что при перемножении даёт около 16,7миллионов оттенков комбинированного цветного пикселя (триады). На компьютерномжаргоне такая глубина цвета называется «True Color» и считается вполнедостаточной для передачи изображения фотографического качества. Столько же даютобычные ЭЛТ. Яркость экрана последней разработки – 320 кД на кв. м приконтрастности 400:1. Профессиональный компьютерный монитор даёт 350 кД, ателевизор – от 200 до 270 кД на кв. м при контрастности 150…200:1.
Технологиюплазменных мониторов удобно представить в виде следующей схемы (Рис. 3):
/>
Рис. 3
Жидкокристаллическиеэкраны
Жидкийкристалл представляет собой некоторое состояние, в котором вещество обладаетнекоторыми свойствами как жидкости (текучестью), так и твердых кристаллов(например, анизотропией). Для изготовления ЖК-экранов используют так называемыенематические кристаллы, молекулы которых имеют форму палочек или вытянутыхпластинок. ЖК-элемент помимо кристаллов включает в себя прозрачные электроды иполяризаторы. В отсутствие электрического поля молекулы нематических кристалловобразуют скрученные спирали. При прохождении в этот момент луча света черезЖК-элемент плоскость поляризации его поворачивается на некоторый угол. Если навходе и выходе этого элемента поместить поляризаторы, смещенные друг относительнодруга на такой же угол, то свет беспрепятственно сможет проходить через этотэлемент. Если же к прозрачным электродам приложено напряжение, спираль молекулраспрямляется и поворота плоскости поляризации уже не происходит. Какследствие, выходной поляризатор не пропускает свет. Примером может служитьЖК-индикатор наручных электронных часов.
ЭкранЖК-дисплея представляет собой матрицу ЖК-элементов. В настоящее времясуществуют два основных метода адресации ЖК-элементов: прямой (или пассивный) икосвенный (или активный). В пассивной матрице ЖК-элементов выбранная точкаизображения активируется подачей напряжения на соответствующие прозрачныеадресные проводники-электроды строки и столбца. В этом случае невозможнодостичь высокого контраста изображения, так как электрическое поле возникает нетолько в точке пересечения адресных проводников, но и на всем путираспространения тока. Эта проблема вполне разрешима при использовании такназываемой активной матрицы ЖК-элементов, когда каждой точкой изображения управляетсвой электронный переключатель. Контраст при использовании активной матрицыЖК-элементов может достигать значения от 50:1 до 100:1. Обычно активные матрицыреализованы на основе тонкопленочных полевых транзисторов (Thin FilmTransistor, TFT). Неким компромиссом между активной и пассивной матрицейявляются в настоящее время экраны, использующие технологию двойногосканирования (Dual Scan, DSTN), при которой одновременно обновляются две строкиизображения.
Мониторы сэлектронно-лучевой трубкой
Персональныекомпьютеры оснащаются растровыми дисплеями, а некоторые графические станцииболее дорогими векторными дисплеями.
/>
Рис. 4
В растровомдисплее изображение формируется электронным лучом, который периодическисканирует экран с образованием на нем строк развертки, занимающих весь экран,это изображение и называется растром. По мере движения луча по строке разверткивидеосигнал, подаваемый в схему управления лучом, изменяет яркость каждогопикселя и на экране появляется требуемое изображение.
Отклонениелуча по горизонтали в течение прямого хода осуществляется сигналом строчнойразвертки (горизонтальной), а по вертикали – сигналом кадровой (вертикальной)развертки.
В цветномдисплее отдельные электронные пушки формируют три луча, каждый из которыхотвечает за свой цвет – RGB. Любой из пикселей на экране образован тремяточками или полосками люминофора.
Три лучамаскируются таким образом, что каждый из них вызывает свечение точки толькоодного цвета. Следовательно, относительные интенсивности лучей, попадающих натройку точек, определяют цвет и яркость данного пикселя.
Основнымявляется видеосигнал, определяющий какие пиксели на строке развертки будут светиться.В адаптерах CGA и EGA формируются три цифровых сигнала с ТТЛ – уровнями(наличие узкого положительного импульса в определенный момент времени,означает, что соответствующий пиксель будет светиться). В адаптерах VGA, SVGA,XGA для управления каждым лучом применяются аналоговые сигналы.
Информация,закодированная в видеосигнале, должна быть строго синхронизирована с движениемлуча по растру. Для синхронизации применяются специальные сигналыгоризонтальной (строчной) HSYNC и вертикальной (кадровой) VSYNC синхронизации.
В некоторыхмониторах сигналы синхронизации объединяются с видеосигналом, образуякомпозитный сигнал. Разделение компонентов композитного сигнала осуществляютвнутренние схемы монитора.
Необходимопонимать, что внутренние схемы мониторов не допускают программного воздействия.Программно-доступные элементы находятся только в составе видеоадаптера игенерируемые им сигналы полностью определяют изображение на экране.
Разработкаи выпуск качественной ЭЛТ – процесс сложный и дорогостоящий. Поэтому средипроизводителей мониторов, представленных в таблице на развороте, лишь немногиевыпускают модели на базе собственных трубок. Это Hitachi, Mitsubishi, NEC, Panasonic, Samsung, Sony и ViewSonic (модели с SonicTron). Тем не менее, часто мониторы с «чужими» ЭЛТ оказываются даже болеекачественными – а иногда и менее дорогими – чем «родные» продукты изготовителятрубок.
РазличаютЭЛТ в основном трех видов: сферические (в недорогих моделях с диагональю 14дюймов, экран которых является частью сферы большого диаметра); прямоугольные спочти плоским экраном (Flat Square Tube, FST), ими оборудованы почти всесовременные модели с диагональю 15 и более дюймов; типа Trinitron,представляющие собой сегмент цилиндра и абсолютно плоские по вертикали.Компания Panasonic разработала еще один вид ЭЛТ – абсолютно плоскую. Однакотакая трубка пока используется в одном единственном мониторе PanaFlat PF70 сдиагональю 17 дюймов. Судя по всему, создание подобной ЭЛТ с более крупнойдиагональю и решение проблем точной «доставки» электронов к абсолютно плоскойповерхности люминофора вызывает у разработчиков определенные трудности.
Апертурнаярешетка состоит из тонких вертикально натянутых металлических нитей. Нитистабилизируются одной или несколькими горизонтальными проволочками (их можноразличить визуально). Производителей ЭЛТ с апертурной решеткой всего три: Sony(Trinitron), Mitsubishi (DiamondTron) и ViewSonic (SonicTron). (Правда, втрубке монитора PanaFlat PF70 также применяется одна из разновидностейапертурной решетки, но перспективы применения данной технологии для мониторов сбольшими диагоналями пока туманны.)
Существуетеще один вариант апертурной решетки под названием CromaClear, предложенныйкомпанией NEC. По замыслу разработчиков в ней должны были воплотиться достоинстваобеих технологий, поскольку триады теневой маски состоят из элементовэллипсовидной формы. Таким образом обеспечивается повышенная яркость и четкостьизображения, но отпадает необходимость в использовании горизонтальнойстабилизирующей нити. К сожалению, в настоящее время существуют только 15- и 17-дюймовыеварианты подобной трубки, на базе которых построены мониторы NEC серии 500 и700.
Яркость ичеткость изображения, обеспечиваемые той или иной ЭЛТ, во многом зависят отразмера элементов триад и расстояния между ними. Если еще два года назаддиагональный шаг точек для дельтоавидных масок в наиболее качественныхмониторах составлял 0,28 мм, то сейчас это расстояние уменьшено до 0,26 мм.Для ЭЛТ с апертурными решетками соответственно уменьшился шаг полосок: с 0,28–0,30 ммдо 0,25 мм.
Одновременнов трубке с EDP увеличен размер элементов маски, благодаря чему повышена яркостьизображения, а применение нового фосфора EBU обеспечило воспроизведение болееширокого цветового диапазона. Что касается трубок типа Trinitron, то, как иследовало ожидать, инициатива в развитии данной технологии принадлежит Sony,которая первой разработала ЭЛТ Super Fine Pitch (SFP) Trinitron с шагом полосок0,25 мм.
3. Файловаясистема MSWindows: файлы, папки (каталоги), логические разделы диска. Программыпроверки целостности файловой системы и дефрагментации данных на магнитныхдисках
Файлы
Файл (англ. file – папка, скоросшиватель) – концепция ввычислительной технике: сущность, позволяющая получить доступ к какому-либо ресурсувычислительной системы и обладающая рядом признаков:
· фиксированное имя (последовательность символов, число или что-тоиное, однозначно характеризующее файл);
· определённое логическое представление и соответствующие емуоперации чтения / записи.
Может бытьлюбой – от последовательности бит до базы данных с произвольной организациейили любым промежуточным вариантом.
Первомуслучаю соответствуют операции чтения / записи потока и / илимассива (то есть последовательные или с доступом по индексу), второму – командыСУБД. Промежуточные варианты – чтение и разбор всевозможных форматов файлов.
В отличиеот переменной, файл (в частности, его имя) имеет смысл вне конкретнойпрограммы. Работа с файлами реализуется средствами операционных систем.
Ресурсами,доступными через файлы, в принципе, может быть что угодно, представимое вцифровом виде. Чаще всего в их перечень входят:
· области данных (необязательно на диске);
· устройства (как физические, так и виртуальные);
· потоки данных (в частности, вход или выход процесса) («pipe»следует переводить словом «конвейер»);
· сетевые ресурсы;
· объекты операционной системы.
Имя файла
Вбольшинстве файловых систем имя файла используется для указания к какому именнофайлу производится обращение. В различных файловых системах ограничения на имяфайла сильно различаются:
· В FAT16 и FAT12 размер имени файла ограничен 8 символами (3символа расширения).
· В VFAT ограничение 255 байт.
· В FAT32, HPFS имя файла ограниченно 255 символами
· В NTFS имя ограничено 255 символами Unicode
· В ext2/ext3 ограничение 255 байт.
Помимоограничений файловой системы, интерфейсы операционной системы дополнительноограничивают набор символов, который допустим при работе с файлами.
· Для MS-DOS в имени файла допустимы только заглавные буквы, цифры.Недопустимы пробел, знак вопроса, звёздочка, символы больше / меньше,символ вертикальной черты.[1] При вызове системных функций именамифайлов в нижнем или смешанном регистре, они приводятся к верхнему регистру.
· Для Microsoft Windows в имени файла разрешены заглавные и строчныебуквы, цифры, некоторые знаки препинания, пробел. Запрещены символы >
· Для GNU/Linux (с учётом возможности маскировки) разрешены всесимволы, кроме / и нулевого байта.
Большинствооперационных систем требуют уникальности имени файла в одном каталоге, хотянекоторые системы допускают файлы с одинаковыми именами (например, при работе сленточными накопителями).
Расширениеимени файла
Расширениеимени файла (часто расширение файла или расширение) как самостоятельный атрибутфайла существует в файловых системах FAT16, FAT32, NTFS, используемыхоперационными системами MS-DOS, DR-DOS, PC DOS, MS Windows и используется дляопределения типа файла. Оно позволяет системе определить, каким приложениемследует открывать данный файл. По умолчанию в операционной системе Windowsрасширение скрыто от пользователя.
Атрибуты
В некоторыхфайловых системах предусмотрены атрибуты (обычно это бинарное значение «да»/ «нет»,кодируемое одним битом). Практически атрибуты не влияют на возможность доступак файлам, для этого в некоторых файловых системах существуют права доступа. (Табл.2)
Название атрибута
перевод
значение
файловые системы
операционные системы READ ONLY только для чтения в файл запрещено писать FAT32, FAT12, FAT16, NTFS, HPFS, VFAT DOS, OS/2, Windows SYSTEM системный критический для работы операционной системы файл FAT32, FAT12, FAT16, NTFS, HPFS, VFAT DOS, OS/2, Windows HIDDEN скрытый файл скрывается от показа, пока явно не сказано обратное FAT32, FAT12, FAT16, NTFS, HPFS, VFAT DOS, OS/2, Windows ARCHIVE архивный (требующий архивации) файл изменён после резервного копирования или не был скопирован программами резервного копирования FAT32, FAT12, FAT16, NTFS, HPFS, VFAT DOS, OS/2, Windows SUID Установка пользовательского ID выполнение программы от имени владельца ext2 Unix-like SGID Установка группового ID выполнение программы от имени группы (для каталогов: любой файл созданный в каталоге с установленным SGID, получит заданную группу-владельца) ext2 Unix-like Sticky Bit липкий бит предписывает ядру не выгружать завершившуюся программу из памяти сразу, а лишь спустя некоторое время, чтобы избежать постоянной загрузки с диска наиболее часто используемых программ ext2 Unix-like Типы файлов
В различных операционных и / или файловыхсистемах могут быть реализованы различные типы файлов; кроме того, реализацияразличных типов может различаться.
· «Обыкновенный файл» – файл, позволяющий операции чтения,записи, перемещения внутри файла
· Каталог (англ. directory – алфавитныйсправочник) или директория – файл, содержащий записи о входящих в негофайлах. Каталоги могут содержать записи о других каталогах, образуя древовиднуюструктуру.
· Жёсткая ссылка (англ. hardlink, часто используетсякалька «хардлинк») – в общем случае, одна и та же область информации можетиметь несколько имён. Такие имена называют жёсткими ссылками (хардлинками).После создания хардлинка сказать где «настоящий» файл, а где хардлинкневозможно, так как имена равноправны. Сама область данных существует до техпор пока существует хотя бы одно из имён. Хардлинки возможны только на одномфизическом носителе.
· Символьная ссылка (симлинк, софтлинк) – файл, содержащий всебе ссылку на другой файл или директорию. Может ссылаться на любой элементфайловой системы, в том числе, и расположенный на другом физическом носителе.
Разделыдиска. Логические диски
Разделдиска
Раздел[англ. Partition] – часть долговременной памяти жесткого диска, выделенная дляудобства работы. На других носителях информации выделение разделов или непредусмотрено, или [за редким исключением] не практикуется.
Логическийдиск
Логическийдиск или том [англ. Volume] – часть долговременной памяти компьютера, рассматриваемая какединое целое для удобства работы. Термин «логический диск» используется впротивоположность «физическому диску», под которым рассматриваетсядолговременная память одного конкретного дискового носителя.
Дляоперационной системы не имеет значения, где располагается данные – на лазерномдиске, в разделе жесткого диска, или во флэш-памяти. Для унификации [приведениек единой системе] представляемых участков долговременной памяти вводитсяпонятие логического диска.
В дисковыхоперационных системах [например, MS-DOS] и производных от них [например, MS Windows] логические дискиобозначатся буквами латинского алфавита. Каждый том имеет собственную файловуюсистему.
Помимохранимой информации том содержит описание файловой системы – как правило, этотаблица с перечислением всех файлов и их атрибутов [Таблица размещения файлов –англ. File Allocation Table [FAT]]. По этой таблице определяется, в частности, в каком каталоге[папке] находится тот или иной файл. Благодаря этому при переносе файла изодной папки в другую в пределах одного тома, не осуществляется перенос данныхиз одной части физического диска на другую, а просто меняется запись в таблицеразмещения файлов. Если же файл переносится с одного логического диска надругой [даже если оба логических диска расположены на одном физическом диске],обязательно будет происходить физический перенос данных [копирование сдальнейшим удалением оригинала в случае успешного завершения]. По этой жепричине форматирование и дефрагментация каждого логического диска незатрагивает другие.
Программыдефрагментации
Программа дефрагментации объединяет фрагментированные файлы ипапки на жестком диске компьютера, после чего каждый файл или папка томазанимает единое непрерывное пространство. В результате доступ к файлам и папкамвыполняется эффективнее. Существуют такие программы Contig, Quicksys DiskDefrag, Defraggler, DiskTune, MyDefrag, UltraDefrag, Auslogics Disk Defrag,IObit SmartDefrag, SpeeDefrag, Power Defragmenter, Win Contig. О трех расскажуподробнее:
Contig
Программаидеально подходит для быстрой оптимизации файлов, которые постояннофрагментируются или по тем или иным причинам должны состоять из как можноменьшего числа фрагментов. Contig обращается к стандартным интерфейсам API,применяемым в Windows для дефрагментации; поэтому повреждение диска исключенодаже при закрытии программы во время выполнения ею операций.
Принципработы:
ПрограммаContig обращается к собственные средствам дефрагментации Windows NT, впервыереализованным в версии NT 4.0 (дополнительные сведения см. в моих документах поAPI-интерфейсам дефрагментации). В первую очередь проводится проверка диска длясбора данных о местоположении и размере свободных областей. Затем определяетсяместоположение искомого файла. После этого программа Contig исследуетвозможность оптимизации файла исходя из наличия свободных областей и числафрагментов, из которых файл состоит в данный момент. Если возможностьоптимизации файла существует, он перемещается в свободные области диска.
PowerDefragmenter
Графическийинтерфейс, который базируется на утилите Contig от Sysinternals. Простотаиспользования, эффективность и очень высокая скорость дефрагментации – вот чтоможно сказать о данной утилите. Т.е. с программой Contig теперь можно работатьв графическом режиме.
QuicksysDisk Defrag
Программаиспользуюет в своей работе собственную интелектуальную систему покластернойдефрагментации – QSICA. QSICA (Quicksys Intelligent Clusters Allocation) – вообщемэто собственная интелектуальная система распределения кластеров, способнаяобнаруживать наилучшее расположение фрагментов файла. Система препятствуетдальнейшей фрагментации, заставляя новые файлы записывать на свободнойпространство на диске, а не кусками, фрагментируя файл…Подробнее о системечитайте на сайте разработчика. Нельзя не обратить внимания на приятныйинтерфейс программы.
Программыпроверки целостности файловой системы
Программаfsck Программы проверки целостности файловой системы
Контролирующаяпрограмма (fsck) файловой системы – это интерактивная контрольно-исправительнаяпрограмма файловой системы. Программа fsck использует информацию, находящуюся всамой файловой системе, для проверки целостности. Если обнаружено нарушениецелостности, отображается сообщение, описывающее нарушение целостности.Рекомендуется выбрать параметр – y для программы fsck, чтобы эта программаавтоматически исправила выявленные нарушения целостности.
Списоклитературы
1.С. Симонович, Г. Евсеев, Windows XP 2004 г.
2.http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4% D0% B0% D0% B9% D0% BB
3.http://moiais.far.ru/articles/partition_hd.htm
4.http://www.10-strike.com/rus/searchmydiscs/help/catalog.shtml
5.А.Г. Гейн, А.И. Сенокосов, Информатика 7–9 классы,Дрофа, 2002 г.
6.Р.С. Гиляревский, Основы информатики, 2003 г.
7.Л.З. Шауцукова, Информатика, 2002 г.
8.Информатика. Базовый курс: учебник / под ред. С.В. Симоновича,2004 г.