Оптический принцип записи и считывания информации

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 13Следующая ⇒

Применение оптического, или лазерного, способа записи информации началось в 1980-х годах. Его появление связано с изобретением квантового генератора – лазера, источника очень тонкого (толщина порядка микрона) луча высокой энергии. Лазерный луч способен выжигать на поверхности плавкого материала двоичный код данных с очень высокой плотностью.

Считывание происходит в результате отражения от такой «перфорированной» поверхности лазерного луча с меньшей энергией («холодного» луча).

Данные записываются на спиральную дорожку, которая раскручивается от центра диска к его краю. Информация кодируется чередованием углублений и промежутков между ними на дорожке. Углубления не отражают лазерный луч (логический 0), а промежутки между углублениями его отражают (логическая 1).

Отраженные световые импульсы преобразуются с помощью фотоэлементов в электрические импульсы и по магистрали передаются в оперативную память.

При соблюдении правил хранения (хранения в футлярах в вертикальном положении) и эксплуатации (без нанесения царапин и загрязнений) оптические носители могут сохранять информацию в течение десятков лет.

Оптические диски

CD- и DVD-диски

Оптические CD-диски рассчитаны на использование инфракрасного лазера с длиной волны 780 нм и имеют информационную емкость 700 Мбайт.

Оптические DVD-диски рассчитаны на использование красного лазера с длиной волны 650 нм. Они имеют большую информационную емкость по сравнению с CD-дисками (4, 7 Гбайт) за счет меньшей ширины и более плотного размещения оптических дорожек. DVD-диски могут быть двухслойными (емкость 8, 5 Гбайт), при этом оба слоя имеют отражающую поверхность, несущую информацию.

В 2006 году на рынок поступили оптические диски (HP DVD и Blu-Ray), информационная емкость которых в 3-5 раз превосходит информационную емкость DVD-дисков за счет использования синего лазера с длиной волны 405 нанометров.

CD-ROM и DVD-ROM

На дисках CD-ROM и DVD-ROM хранится информация, которая была записана на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна, что отражено во второй части их названий: ROM (Read Only Memory — память только для чтения). Производятся такие диски путем штамповки на дорожке микроскопических физических углублений (участков с плохой отражающей способностью).

CD-R и DVD±R

На дисках CD-R и DVD±R (R — recordable, записываемый) информация может быть записана, но только один раз. Данные записываются на диск лучом лазера повышенной мощности, который разрушает органический краситель записывающего слоя и меняет его отражательные свойства. Управляя мощностью лазера, на записывающем слое получают чередование темных и светлых пятен, которые при чтении интерпретируются как логические 0 и 1.

CD-RW и DVD±RW

На дисках CD-RW и DVD±RW (RW — Rewritable, перезаписываемый) информация может быть записана и стерта многократно. Записывающий слой изготавливается из специального сплава, который можно нагреванием приводить в два различных устойчивых агрегатных состояния — аморфное и кристаллическое. При записи (или стирании) луч лазера нагревает участок дорожки и переводит его в одно из устойчивых агрегатных состояний, которые характеризуются различной степенью прозрачности. При чтении луч лазера имеет меньшую мощность и не изменяет состояние записывающего слоя, а чередующиеся участки с различной прозрачностью интерпретируются как логические 0 и 1.

Оптические дисководы

Оптические CD- и DVD-дисководы используют лазер для чтения или записи информации. Скорость чтения/записи информации в оптических дисководах зависит от скорости вращения диска.

Первые CD-дисководы были односкоростными и обеспечивали скорость считывания информации 150 Кбайт/с. В настоящее время широкое распространение получили CD-дисководы, которые обеспечивают в 52 раза большую скорость чтения и записи дисков CD-R (до 7, 8 Мбайт/с).

Запись CD-RW дисков производится на меньшей скорости (например, 32-кратной), поэтому CD-дисководы маркируются тремя числами «скорость чтения х скорость записи CD-R х скорость записи CD-RW» (например, «52x52x32»).

Первое поколение DVD-накопителей обеспечивало скорость считывания информации примерно 1, 3 Мбайт/с. В настоящее время широкое распространение получили DVD-дисководы, которые обеспечивают в 16 раз большую скорость чтения (примерно 21 Мбайт/с), в 8 раз большую скорость записи DVD+R дисков и в 6 раз большую скорость записи DVD+RW дисков. DVD-дисководы маркируются тремя числами (например, «16x8x6»).

Флэш-память

Флэш-память — особый вид полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти:

· полупроводниковая (твердотельная) — не содержащая механически движущихся частей (как обычные жесткие диски или CD), построенная на основе полупроводниковых микросхем;

· энергонезависимая — не требующая дополнительной энергии для хранения данных (энергия требуется только для записи);

· перезаписываемая — допускающая изменение (перезапись) хранимых в ней данных.

Название флэш-памяти было дано во время разработки первых микросхем (в начале 1980-х годов) как характеристика скорости стирания флэш-памяти (от англ. «in а flash» — в мгновение ока).

Принцип записи и считывания информации на картах флэш-памяти. Во флэш-памяти для записи и считывания информации используются электрические сигналы. В простейшем случае каждая ячейка флэш-памяти хранит один бит информации и состоит из одного полевого транзистора.

Карты флэш-памяти

Флэш-память представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный плоский корпус. Микросхемы флэш-памяти могут содержать миллиарды ячеек, каждая из которых хранит 1 бит информации. Информационная емкость карт флэш-памяти может достигать нескольких Гбайт.

Информация, записанная на флэш-память, может храниться очень длительное время (от 20 до 100 лет) и способна выдерживать значительные механические нагрузки (в 5-10 раз превышающие предельно допустимые для жестких дисков). Флэш-память компактнее и потребляет значительно меньше энергии (примерно в 10-20 раз), чем магнитные и оптические дисководы.

Благодаря низкому энергопотреблению, компактности, долговечности и относительно высокому быстродействию, флэш-память идеально подходит для использования в качестве носителя информации в портативных устройствах: цифровых фото- и видеокамерах, сотовых телефонах, портативных компьютерах, МРЗ-плеерах и цифровых диктофонах.

Для считывания или записи информации карта памяти вставляется в специальные накопители ( картридеры ), встроенные в мобильные устройства или подключаемые к компьютеру через USB-порт.

USB флэш-диски (флэшки, флэш-брелоки)

Накопители на флэш-памяти представляет собой микросхему флэш-памяти, дополненную контроллером USB, и подключаются к последовательному порту USB. USB флэш-диски могут использоваться в качестве внешнего сменного носителя информации.

USB флэш-диски могут содержать переключатель защиты от записи, поддерживать парольную защиту, а также могут быть загрузочными. Некоторые USB флэш-диски имеют кроме индикатора работы жидкокристаллический экранчик, на котором отображается, сколько свободного места осталось на диске.

В последние годы активно ведутся работы по созданию еще более компактных носителей информации с использованием нанотехнологий, работающих на уровне атомов и молекул.

Многообразие внешних устройств, подключаемых к компьютеру. Устройства ввода информации. Клавиатура

Устройства ввода – оборудование, с помощью которого можно вводить данные: клавиатура, мышь, джойстик, трекбол, тачпад, световое перо, сенсорные экраны, сканеры, цифровые камеры ТВ-тюнеры, системы распознавания речи, сенсорные датчики.

Клавиатура

Универсальным устройством ввода информации является клавиатура. Клавиатура представляет собой матрицу клавиш, объединенных в единое целое, и электронный блок для преобразования нажатия клавиш в двоичный код. Клавиатура позволяет вводить числовую и текстовую информацию.

По конструктивному исполнению клавиатуры делятся на два основных вида: пленочные (мембранные) и механические. В пленочных клавиатурах при нажатии клавиши происходит соприкосновение двух тонких пленок.

В механических клавиатурах каждая клавиша имеет собственную пару механических контактов, закрепленных на общей печатной плате. Для возврата нажатой клавиши в исходное положение используется пружина. Механические клавиатуры долговечнее и надежнее пленочных клавиатур.

Независимо от типа и формы клавиатуры для персонального компьютера, она содержит практически один и тот же набор клавиш, которые назначению выделены в отдельные блоки: функциональные клавиши, блок пишущей машинки, дополнительная цифровая клавиатура, вспомогательные (служебные) клавиши.

Функциональные клавиши

Блок функциональных клавиш расположен в верхнем ряду клавиатуры. Функции каждой клавиши из этого блока определяются программой, с которой работает компьютер в данный момент.

[Fl] – традиционная клавиша «Помощь». При ее нажатии на экран во время работы практически любой программы будет выведен краткий справочник по ее основным функциям.

Блок пишущей машинки

Клавиши блока пишущей машинки служат для ввода текста (прописных и строчных букв, цифр и специальных знаков). Расположение латинских букв на клавиатуре обычно такое же, как на английской пишущей машинке, а букв кириллицы – как на русской пишущей машинке. Переключение с латинского алфавита на русский и обратно производится специальной комбинацией клавиш, например, в операционной системе Windows это могут быть комбинации клавиш [Alt]+[Shift] или [Ctrl]+[Shift].

[Enter] – ввод, нажатие этой клавиши дает указание «Выполнить» какую-либо из выбранных вами команд. В режиме набора текста – переход на следующий абзац, аналогичный «переводу каретки» на пишущей машинке.

[Backspace] или удаление последнего символа. В Проводнике Windows используется для перехода в папку более «высокого» уровня.

Дополнительная цифровая клавиатура

Цифры и знаки арифметических операций можно ввести с помощью клавиш блока пишущей машинки, но их гораздо удобнее вводить с клавиш цифрового блока, который расположен в правой части клавиатуры. Клавиши цифрового блока служат как для ввода цифр (при подсвеченном индикаторе [Num Lock], так и для редактирования текста и перемещения по документу (когда индикатор [Num Lock] не подсвечен).

[Num Lock] – (цифровой замок) – включает (повторное нажатие отключает дополнительную цифровую клавиатуру).

Вспомогательные (служебные) клавиши

При работе на персональном компьютере приходится довольно часто нажимать различные комбинации клавиш. Существует множество комбинаций клавиш, одновременное нажатие которых приводит к выдаче в компьютере определенных кодов, называемых расширенными кодами клавиш.

В клавиатурах ПК реализуется функция повторения, обеспечивающая многократную выдачу кода нажатия клавиши, если удерживать ее в утопленном состоянии.

В отдельном блоке расположены:

, , ®, ¯ – четыре клавиши управления курсором (стрелки);

клавиши редактирования текста

[Insert] – (вставка), переключает два режима ввода символов: вставка и замена;

[Delete] или [Del] – удаление, используется для удаления символа, находящегося справа от курсора, клавиша удаления выделенного текста, файла и т. д.

и клавиши перемещения по документу

[Home] – перемещает курсор в начало (левый край) строки;

[End] – перемещает курсор в конец (правый край) строки;

[Page Up] – страница вверх, перелистывает текст на страницу вверх;

[Page Down ] – страница вниз, перелистывает текст на страницу вниз.

Перечислим значения остальных клавиш:

[Esc] – (от escape – отменить), прекратить выполнение операции.

[Caps Lock] – фиксирует режим ввода ПРОПИСНЫХ БУКВ. При нажатой клавише весь печатаемый вами тест будет набираться прописными буквами.

Shift – при работе в текстовом режиме нажатие этой клавиши одновременно с буквенной выдаст вам большую, ПРОПИСНУЮ букву.

[ТаЬ] – вставка табуляции (отступа до заранее заданной позиции). В Windows используется для переключения между элементами окна без помощи мышки).

[Print Screen] – эта кнопка позволяет сделать «снимок» с экрана компьютера, помещая его в «буфер обмена». В дальнейшем вы можете сохранить его, с помощью любого графического редактора, в виде файла.

В настоящее время появилось множество новых, «эргономичных» клавиатур самых причудливых форм: как бы «разломанных» надвое, изогнутых, снабженных подставками для кистей и так далее. Ряд изменений связан с эргономическими показателями, то есть с необходимостью соответствия новых клавиатур современным требованиям медицины. Было замечено, что при каждодневной интенсивной работе со старыми плоскими клавиатурами у «операторов ЭВМ» начинало развиваться профессиональное заболевание кистей рук.

Все более популярными становятся беспроводные клавиатуры на ИК (инфракрасных) лучах, не требующие шнура для подключения к системному блоку. Передача сигналов с такой клавиатуры осуществляется по принципу, аналогичному «дистанционному управлению». В беспроводном режиме клавиатура может работать на расстоянии до четырех метров от компьютера, а устойчивый захват сигнала обеспечивается в зоне 120 градусов по горизонтали и 160 градусов по вертикали. На одном комплекте батареек беспроводная клавиатура может работать не менее 100 часов.

Для подключения клавиатуры к компьютеру на задней панели системного блока есть специальный разъем. Этот разъем бывает двух типов: круглый 5-контактный разъем АТ и тоже круглый, но меньшего размера, 6-контактный разъем PS/2. Если разъем вашей клавиатуры не подходит к разъему на системном блоке, то это легко поправимо: существуют специальные переходники для подключения клавиатур с разъемом PS/2 к разъему АТ и наоборот.

Современные клавиатуры могут подключаться еще к шине USB - Universal Serial Bus (Универсальная последовательная шина), где используется специальный плоский разъем.

Сегодня круг обязанностей клавиатуры едва ли не целиком и полностью ограничивается вводом текста и цифр. А все функции по управлению, отданию команд с приходом «графического интерфейса» успешно выполняет мышь.

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒