Комплект практических и самостоятельных работ по теме «Базы данных»

Разработала Антонюк А.А.

Преподаватель: Антонюк А.А.

г. Улан-Удэ

Данный комплект заданий может применяться на различных этапах изучения темы «Базы данных» в 9 – 11 классах в качестве поясняющего, проверочного или дополнительного материала. Он включает в себя практические работы по созданию реляционных баз данных (однотабличных и многотабличных) и проверочные тесты по терминологии, работе с запросами и другими объектами БД, задания ЕГЭ.

Проверочная работа по основным определениям БД

Ключи к тестам:

Практическая работа «Создание БД, формы, фильтры»

Вариант 1

1. Создать БД «Прием в ВУЗ» и внести в нее следующие сведения:

2. Создать форму «Информация о приеме», включив в нее все поля БД, кроме поля «№». Откорректировать форму с помощью конструктора.

3. С помощью фильтров найти записи, удовлетворяющие следующим условиям:

1) вся информация по юридическому факультету;

2) факультеты, имеющие бюджетные места, дату начала экзаменов не позднее 13.07.08 и план приема не менее 30 человек.

Вариант 2

1. Создать БД «Абитуриенты» и внести в нее следующие сведения:

2. Создать форму «Абитуриенты», включив в нее все поля БД, кроме поля «Город». Откорректировать форму с помощью конструктора.

3. С помощью фильтров найти записи, удовлетворяющие следующим условиям:

1) вся информация об абитуриентах из Перми;2) абитуриенты, поступающие на специальность с кодом 101, имеющие медаль и родившиеся не позднее 01.01.90

Вариант 3

1. Создать БД «Зачисление» и внести в нее следующие сведения:

2. Создать форму «Зачисление», включив в нее все поля БД, кроме поля «№». Откорректировать форму с помощью конструктора.

3. С помощью фильтров найти записи, удовлетворяющие следующим условиям:

1) вся информация о зачисленных абитуриентах;

2) абитуриенты, поступившие на специальность с кодом 201 исторического факультета, набравшие не менее 15 баллов

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Вариант 4

1. Создать БД «Железо» и внести в нее следующие сведения:

2. Создать форму «Железо», включив в нее все поля БД, кроме поля «№». Откорректировать форму с помощью конструктора.

3. С помощью фильтров найти записи, удовлетворяющие следующим условиям:

1) все процессоры фирмы Intel;

2) процессоры, имеющие объем  ОП не менее 4 Мбайт, объем винчестера – более 100 Мбайт и не дороже 5.000 рублей.

Вариант 5

1. Создать БД «Сотрудники» и внести в нее следующие сведения:

2. Создать форму «Сотрудники», включив в нее все поля БД, кроме поля «№». Откорректировать форму с помощью конструктора.

3. С помощью фильтров найти записи, удовлетворяющие следующим условиям:

1) все сотрудники, имеющие ПК;

2) все мужчины, не ниже 155 см и тяжелее 50 кг.

Результаты проверки выборки данных по фильтрам

Практическая работа «Создание реляционной (многотабличной) базы данных “Компьютеры”»

Необходимо создать три таблицы:  «Комплектующие», «Поставщики» и «Цена».

1. Создать новую БД [Файл - Создать базу данных …] и присвоить ей имя «Компьютеры.
2. В окне Компьютеры выбрать объект Таблицы и пункт Создание таблицы в режиме конструктора.
3. Создать таблицу «Комплектующие», имеющую структуру: «Код комплектующих» (ключевое поле), «Наименование» и «Описание».  Тип полей - текстовый.
4. Ввести в таблицу «Комплектующие» данные.

5. Аналогично создаем и вводим данные в таблицу «Поставщики». Все поля текстовые, ключевое поле – «Код поставщика»

6. С помощью аналогичных действий создать таблицу «Цена» и ввести данные.

Установление связи между таблицами с помощью окна Схема данных.

7. Ввести команду [Сервис – схема данных]. В появившейся панели Добавление таблицы, выделить нужные таблицы и щелкнуть по кнопке Добавить.
8. В появившемся окне Схема данных расположить таблицы в следующем порядке: Комплектующие, Цена, Поставщики.
9. Перетащить мышью из таблицы «Комплектующие» ключевое поле – «Код комплектующих» к одноименному полю внешнего ключа таблицы «Цена»
10. На появившейся диалоговой панели Связи установить опцию Обеспечение целостности данных, а затем опции каскадное обновление связанных полей  и каскадное удаление связанных записей. В завершении щелкнуть по кнопке Создать.
11. Перетащить мышью из таблицы «Поставщики» ключевое поле – «Код поставщика» к одноименному полю внешнего ключа таблицы «Цена»
12.  Еще раз выполнить действия пункта 10.

Теперь связь в отношении «многие – ко - многим» между таблицами «Комплектующие» и «Поставщики» через таблицу «Цена» установлена.

Проверочная работа «Запросы в БД»

Вариант 1

 Дана база данных:

1. В каком порядке будут следовать записи базы данных при последовательной сортировке по полю «Дата» в порядке убывания?

2. Какие записи из базы данных будут выбраны по условию

(Дата < 1.01.82 И Пол = 1) или Рост < 160)?

3. Условие из предыдущего задания представить на языке конструктора запросов.

4.

5.

6.

Вариант 2

Дана база данных

1. В каком порядке будут следовать записи данной базы при сортировке по полю «Пол» в порядке возрастания?

2. Какие записи из базы данных будут выбраны по условию

(Дата ≥ 1.01.82 Или Пол = 1) И Рост ≥  160)?

3. Условие из предыдущего задания представить на языке конструктора запросов.

4.

5. Выберите наиболее точное определение.

5.

6.

Вариант3

Дана база данных:

1. В каком порядке будут следовать записи базы данных при сортировке по полю «Фамилия» в порядке убывания?

2. Какие записи из базы данных будут выбраны по условию

(Дата > 1.01.82 И Пол = 1) или Рост ≥ 160)?

3. Условие из предыдущего задания представить на языке конструктора запросов.

4.

5.

6. 

Вариант 4

Дана база данных:

1. В каком порядке будут следовать записи базы данных при сортировке по полю «Дата» порядке возрастания?

2. Какие записи из базы данных будут выбраны по условию

(Дата ≥ 1.01.82 И Вес < 50) или Рост ≥ 160)?

3. Условие из предыдущего задания представить на языке конструктора запросов.

4.  

5.

6.

Ключ к проверочной работе

Задания ЕГЭ по теме «Базы данных»

1. В фрагменте базы данных представлены сведения о родственных отношениях.  Определите на основании приведенных данных фамилию и инициалы дяди Леоненко В.С. Пояснение: дядей считается брат отца или матери.

1)  Геладзе И.П.        2) Геладзе П.И.        3) Гнейс А.С.        4) Леоненко Н.А.

2. В фрагменте базы данных представлены сведения о родственных отношениях.  Определите на основании приведенных данных фамилию и инициалы бабушки  Ивановой А.И.

Таблица 2

1)  Иванов Т.М.        2) Черных И.А.        3) Цейс Т.Н.        4) Петренко Н.Н.

3. Результаты тестирования представлены в таблице:

Сколько записей в ней удовлетворяют условию «Пол =’ж’ ИЛИ Химия > Биология»?

1)  5         2) 2         3) 3         4)  4

4. Из правил соревнования по тяжелой атлетике: Тяжелая атлетика – это прямое соревнование, когда каждый атлет имеет три попытки в рывке и три попытки в толчке. Самый тяжелый вес поднятой штанги в каждом упражнении суммируется в общем зачете. Если спортсмен потерпел неудачу во всех трех попытках в рывке, он может продолжить соревнование в толчке, но уже не сможет занять какое-либо место по сумме 2-х упражнений. Если два спортсмена заканчивают состязание с одинаковым итоговым результатом, высшее место присуждается спортсмену с меньшим весом. Если же вес спортсменов одинаков, преимущество отдается тому, кто первым поднял победный вес. Таблица результатов соревнований по тяжелой атлетике:

 Кто победил в общем зачете (по сумме двух упражнений)?

1) Айвазян Г.С.         2) Викторов М.П.         3) Михальчук М.С.         4) Пай С.В.

5. В таблице представлены несколько записей из базы данных «Расписание»:

 Укажите номера записей, которые удовлетворяют условию
Номер_урока > 2  И  Класс > '8А'

1) 1, 6         2) 2, 6        3) 2, 5, 6         4) 1, 2, 5, 6

6. База данных о торговых операциях дистрибутора состоит из трех связанных таблиц.

Таблица зарегистрированных дилеров

Таблица отгрузки товара

Таблица товаров

Сколько пачек бумаги было отгружено в Татарстан 5 января 2009 года?

1) 100         2) 200        3) 300        4) 1500

Практическая работа №3. "ПРОВЕРКА ПРАВОПИСАНИЯ В WORD"

Задания

1. Прочитать с диска текст публикации и запомнить его на диске в своей папке под именем ПРОВЕРКА_ПРАВОПИСАНИЯ.
2. Установить в Word язык, используемый в публикации.
3. Осуществить проверку орфографии и грамматики текста в ручном режиме.
4. Отформатировать текст по ширине, разбивая слова на слоги при переносе.
5. Сохранить результат на диске в своей папке под именем ПРОВЕРКА_ПРАВОПИСАНИЯ.
6. Создать следующие варианты автозамены:

а) «дав» на «два»;

б) «иил» на «или»;

в) «члеовек» на «человек»;

г) «копмьтер» на «компьютер».

7. Проверить работу средства Автозамена.
8. Создать несколько вариантов Автотекста по следующим образцам:

а) ОЗУ – оперативно–запоминающее устройство;

б) БГУ – Белорусский государственный университет;

в) ГИУСТ – Государственный институт управления и социальных технологий;

г) подпись –  

Заведующий кафедрой математического

обеспечения АСУ, д.т.н., профессор                                    Совпель И. В.

д) подготовить для деловых бумаг блок “Утверждаю”.

«УТВЕРЖДАЮ»

Проректор по учебной и  научной работе

____________ С. М. Сивец        «__» _________ 2008 г.

9. Внести в некоторую публикацию созданные в п. 8 варианты автотекста.

Сборник лабораторно - практических работ

Архитектура аппаратных средств

09.02.07 Информационные системы и программирование

Лабораторная работа № 1

Тема:        Анализ конфигурации вычислительной машины

Цель: закрепить знания по устройству и назначению элементов ПК;

приобрести практические навыки анализа конфигурации ПК.

Норма времени: 2 часа

Программное обеспечение:

операционная система, презентация

Оборудование:

учебный персональный компьютер

Краткие теоретические сведения

Под конфигурацией вычислительной машины понимают набор аппаратных и программных средств, входящих в ее состав. Минимальный набор аппаратных средств, без которых невозможен запуск, и работа вычислительной машины определяет ее базовую конфигурацию.

Анализ конфигурации вычислительной машины (рассмотрим на примере персонального компьютера) целесообразно проводить в следующей последовательности:

• внешний визуальный осмотр компьютера;
• анализ аппаратной конфигурации компьютера встроенными средствами операционной системы;
• анализ программной конфигурации компьютера;
• анализ конфигурации вычислительной сети, в случае если компьютер к ней подключен.
• В результате внешнего визуального осмотра компьютера определяются следующие данные по его конфигурации:
• тип корпуса системного блока (форм-фактор);
• виды и количество интерфейсов для подключения периферийных устройств, размещенные на задней стенке и лицевой панели системного блока;
• тип клавиатуры и способ ее подключения к компьютеру (количество клавиш, наличие специальных клавиш);
• тип ручного манипулятора (мыши) и способ ее подключения к компьютеру (манипулятор с механической или оптической системой позиционирования, проводной или беспроводный интерфейс подключения);
• тип монитора (ЭЛТ или жидкокристаллический).

Анализ аппаратной конфигурации компьютера, т.е. состава подключенных аппаратных средств, можно проанализировать специальными тестовыми программами, либо встроенными средствами операционной системы, включающей такое понятие как диспетчер устройств.

Для просмотра содержимого диспетчера устройств найдите на рабочем столе ярлык Компьютер, далее выделите его и нажмите правую клавишу мыши. В открывшемся контекстном меню выберите пункт Свойства (рис. 3.1). В результате этого действия откроется окно Свойства системы (рис. 3.2).

Рисунок 3.1.

Рисунок 3.2.

В окне Система просмотрите и зафиксируйте версию операционной системы, тип процессора и его тактовую частоту, а также объем оперативной памяти (ОЗУ). Далее перейдите к закладке Диспетчер устройств (рис. 3.3).

Рисунок 3.3.

В открывшемся окне диспетчера устройств (рис. 3.4) представлено графическое отображение перечня оборудования компьютера.

Рисунок 3.4.

Диспетчер устройств можно использовать для обновления драйверов (или программного обеспечения) оборудования, изменения настроек оборудования, а также для устранения неполадок и даже выключения оборудования из конфигурации компьютера.

Для получения доступа к указанным возможностям необходимо выделить из перечня оборудования требуемое устройство и щелкнуть дважды мышью (рис. 3.5). Для просмотра содержимого каждого пункта перечня оборудования необходимо дважды нажать на названии соответствующей группы оборудования.

Рисунок 3.5.

Диспетчер устройств также позволяет:

• определять правильность работы оборудования компьютера;
• изменять параметры конфигурации оборудования;
• определять драйверы устройств, загружаемые для каждого устройства, и получать сведения о каждом драйвере;
• изменять дополнительные параметры и свойства устройств;
• устанавливать обновленные драйверы устройств;
• отключать, включать и удалять устройства;
• осуществлять возврат к предыдущей версии драйвера;
• распечатывать список устройств, установленных на компьютер.

Современные Операционные системы предоставляют пользователю возможность настройки и загрузки различных конфигураций аппаратных средств в рамках одного компьютера. С этой целью введено понятие Профиль оборудования.

Профиль оборудования - это набор инструкций, используемых Windows для определения устройств, которые должны загружаться при запуске компьютера, или параметров для каждого устройства. При первой установке Windows создается профиль оборудования "Profile 1". По умолчанию все устройства, присутствующие на компьютере на момент установки Windows, включены в "Profile 1".

Вновь создаваемый пользователем профиль оборудования может не включать какое-то из устройств, например, модем или сетевой адаптер, или накопитель гибких магнитных дисков и др.

Если в системе имеется несколько профилей оборудования, можно указать среди них тот, который будет использоваться по умолчанию при каждом запуске компьютера. Windows позволяет также отображать при запуске вопрос, какой профиль следует использовать. После создания профиля оборудования устройства, входящие в него, можно отключать и включать с помощью диспетчера устройств. При отключении устройства в профиле оборудования драйверы устройства не загружаются при запуске компьютера.

Более широкие возможности по анализу конфигурации компьютера, в том числе и программной среды, предоставляет модуль Сведения о системе.

Для доступа к указанному модулю выберите последовательно команды: Пуск\Все программы\Стандартные\Служебные\Сведения о системе.

В результате этого действия откроется окно Сведения о системе (рис. 3.6).

Рисунок 3.6.

Пример использования модуля Сведения о системе иллюстрируется на рис. 3.7, где показаны свойства из подпункта Дисплей группы Компоненты.

Рисунок 3.7.

В данном случае можно получить полную информацию о видеоадаптере, что отображается в правой части открытого окна. Аналогично может быть получена информация о других устройствах, а также о программной среде компьютера. Для этого необходимо выбрать соответствующие пункты в левой части окна Сведения о системе.

Для анализа программной среды вычислительной машины помимо модуля Сведения о системе можно непосредственно просмотреть полный перечень установленного программного обеспечения, который вызывается последовательным выбором команд Пуск и далее Все программы.

Для анализа конфигурации вычислительной сети необходимо выбрать на рабочем столе ярлык Сетевое окружение или команду Сетевое окружение после выбора команды Пуск.

В открывшемся окне в случае подключения компьютера к локальной сети можно проанализировать конфигурацию сети.

Задание

1. Заполните таблицу (в таблицу следует заносить только реальные данные по конфигурации Вашего компьютера, в случае отсутствия какого-либо устройства ставится прочерк).

2. Создайте иллюстрацию, аналогичную рис. 3.4. Для этого откройте соответствующее окно и скопируйте содержимое экрана в буфер нажатием на клавиатуре клавиши Print Screen. После этого вставьте содержимое буфера в документ Microsoft Word, сохраните документ.

Вопросы для самоконтроля

1. Что понимается под конфигурацией вычислительной машины?

1. Какова последовательность анализа конфигурации вычислительной машины?

1. Что понимается под профилем оборудования? Каковы преимущества системы с настраиваемым профилем оборудования?

1. Какие инструменты операционной системы Windows используются для анализа конфигурации компьютера.

Описание формы отчета

• Отчет по лабораторной работе следует оформлять в текстовом файле с расширением .doc (или .rtf).
• Файл отчета должен содержать:

• заполненную таблицу;
• иллюстрацию;
• ответы на вопросы;
• выводы по теме.

Практическая  работа № 1

Тема:        Организация работы и функционирование процессора. 

Цель: научиться форматировать магнитные диски. Работать с программным обеспечением по обслуживанию жестких магнитных дисков. 

Норма времени: 2 часа

Программное обеспечение:

операционная система, презентация, драйверы.

Оборудование:

учебный персональный компьютер, принтер.

Список литературы Максимов, Н. В. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем: учебник / Н. В. Максимов, Т.Л. Партыка, И.И. Попов. - 3-е изд., пераб. и доп.. - М.: Форум, 2018.- 512 с.: ил.

Подготовка к работе

По указанной литературе изучить:

Способы записи на различные накопители

Различия в файловых системах

Оптимизация дискового пространства

Диагностика жестких дисков

Задание

1. Установить программное и техническое обеспечение для работы с накопителями информации.

2. Ознакомиться с инструкцией пользователя специализированных программных средств для записи информации на магнитные диски и накопители.

3. Выполнить запись информации указанного объёма на всех доступных скоростях записи на накопители, выданные преподавателем. Сравнить расчётное и фактическое время записи. Сделать выводы на основании полученных результатов определения фактического времени записи информации. Объяснить полученные результаты.

                                                           Практическая работа №2

         Тема:        Режим прямого доступа к памяти.

Цель: изучить особенности прямого доступа к памяти.

Норма времени: 2 часа

Программное обеспечение:

операционная система, презентация, драйверы.

Оборудование:

учебный персональный компьютер, принтер.

Список литературы Максимов, Н. В. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем: учебник / Н. В. Максимов, Т.Л. Партыка, И.И. Попов. - 3-е изд., пераб. и доп.. - М.: Форум, 2018.- 512 с.: ил.

Ход работы

Цель:

1. Написать программу на Ассемблере, которая выполняет проверку КПДП в режимах записи и чтения без передачи данных. В ней вывести на экран содержимое регистров состояния, регистра текущего адреса, регистра текущего числа циклов.

2. Вариант задания: 12-21-32-41-52.

Основные сведения о пдп

При работе в режиме прямого доступа к памяти контроллер ПДП выполняет следующие функции:

·          принимает запрос на ПДП от внешнего устройства;

·          формирует запрос микропроцессору на захват шин системной магистрали;

·          принимает сигнал, подтверждающий вход микропроцессора в состояние захвата (перехода в z-состояние, при котором процессор отключается от системной магистрали);

·          формирует сигнал, сообщающий внешнему устройству о начале выполнения циклов ПДП;

·          выдает на шину адреса системной магистрали адрес ячейки ОП, предназначенной для обмена;

·          вырабатывает сигналы, обеспечивающие управление обменом данными;

·          по окончании ПДП контроллер либо организует повторение цикла ПДП, либо прекращает режим ПДП, снимая запросы на него.

Циклы ПДП выполняются с последовательно расположенными ячейками памяти, поэтому контроллер ПДП имеет счетчик числа переданных байтов.

Контроллер ПДП может работать в двух основных режимах: в режиме программирования и режиме выполнения циклов ПДП.

В режиме программирования микропроцессор работает с КПДП, как с внешним устройством. После загрузки в КПДП управляющих слов контроллер переходит в пассивное состояние. В этом состоянии КПДП будет находиться до тех пор, пока не поступит запрос на ПДП от ВУ или от микропроцессора. Обнаружив запрос на ПДП, контроллер выставляет микропроцессору запрос на захват системной магистрали и ожидает от него подтверждения захвата (т.е. отключения МП от СМ, перехода его выходов в состояние высокого сопротивления, Z-состояния). При получении сигнала подтверждения захвата контроллер начинает выполнять циклы ПДП.

Рис. 1. Структурная схема контроллера ПДП

Системная магистраль (СМ) в режиме прямого доступа к памяти используется мультиплексно КПДП и микропроцессором, причем основное управление системной магистралью выполняет КПДП, а МП получает к ней доступ на очень короткие промежутки времени для обмена информацией с основной памятью.

Несмотря на большую самостоятельность ПДП, ведущее положение в МП-системе остается все-таки за микропроцессором, который, запустив обмен информацией в режиме ПДП, продолжает выполнять свою работу.

Сопряжение устройств в режиме пдп

Обмен в режиме ПДП является наиболее быстродействующим и требующим значительных аппаратурных затрат. В режиме ПДП обмен данными выполняется между ПУ и ОП без участия процессора и реализуется аппаратурным способом. В этом режиме процессор используется для инициализации (подготовки) контроллера ПДП. Режим ПДП обычно применяется для организации связи внешней памяти с ОП для передачи блоков данных. Контроллер ПДП (КПДП) в этом режиме захватывает интерфейс, направляет адрес ячейки в ОП, подсчитывает количество передаваемых байтов (слов), вырабатывает необходимые интерфейсные сигналы как задатчик и координирует свою работу с работой контроллера внешней памяти (ВЗУ). На рис. 2 представлена схема сопряжения П, КПДП, контроллера ВЗУ (КВЗУ) и ВЗУ в режиме ПДП.

Рис. 2 Схема сопряжения устройств в режиме ПДП

В начале режима ПДП процессор инициализирует КПДП: задает режим работы передает начальный (стартовый) адрес ОП, число передаваемых байтов (слов) и т.д. Затем процессор выводит команды в КВЗУ, указывающие тип операции (запись, чтение или поиск и так далее). После подготовки данных КВЗУ устанавливает сигнал запрос ПДП (DMA) DRQ N (N - номер канала). КПДП (микросхема i8237) содержит 4 канала, работающие в режиме разделения времени.

В свою очередь. КПДП формирует сигнал запроса шины HRQ. поступающим в процессор, процессор освобождает интерфейс ( переводит свои выходы в состояние выключено) и устанавливает сигнал подтверждения шины HLDA.

Схема выполнения режима ПДП.

С этого момента времени задатчиком на интерфейсе становится КПДП под управлением которого осуществляется передача данных через KB3У между В3У и ОП по следующей схеме (рис. 3).

Рис. 3 Схема выполнения режима ПДП

Если в качестве ВЗУ используется накопитель гибких магнитных дисков (НГМД), то служебные функции базовой системы ввода-вывода (BIOS), управляющие работой дискеты и хранящиеся в ПЗУ, вызываются программным прерыванием INT 13H.

После захвата интерфейса КПДП передает в КВЗУ сигнал подтверждения ПДП DACK N. определяющий начало передачи данных. Сигнал Т/С (окончание счета) устанавливается КПДП после окончания счета числа пересылок данных. ПК PC/AT имеет 7 каналов ПДП (каскадное соединение двух микросхем i8237), причем каналы 0-3 поддерживают передачу только 8-разряд-ных данных, а каналы 5 -7 - 16 -разрядных данных. Канал 0 в ПК PC/XT предназначен для регенерации динамической памяти, а канал 2 -для дисковых операций.

Последовательность основных действий устройств в режиме ПДП при чтении байта данных из 0П (см. рис 2) следующая: КВЗУ (КНГМД) формирует сигнал DRQ 2; КПДП вырабатывает сигнал HRQ: процессор освобождает шину, и устанавливает сигнал HLDA; КПДП. захватив шину, передает адрес в ОП: КПДП формирует сигнал DACK 2, поступающий в КНГМД: КПДП вырабатывает сигнал MЕMR. осуществляющий чтение выбранной ячейки 0П : содержимое ячейки ОП запоминается в регистре данных КНГМД по сигналу IOW . установленному КПДП; КПДП снимает сигнал HRQ (режим одиночной передачи): П сбрасывает сигнал HLDA: КПДП увеличивает на 1 значение адреса и уменьшает на 1 число передаваемых байтов данных с появлением сигнала I/O CH RDY из ОП. Если число передаваемых байтов не равно FFFFh, то последовательность действий повторяется до тех пор. пока не будет сформирован сигнал Т/С. Сигнал Т/С используется для формирования сигнала прерывания IRQ 6 (при наличии сигнала разрешения прерывания), сообщающего П о завершении передачи блока данных. В ПК PC/XT и РС/АТ в качестве КПДП применяется микросхема i8237 (отечественный аналог 1810 ВТ37).

Каскадное соединение DMA1 и DMA2.

Режим прямого доступа к памяти предназначен для передачи блоков данных между оперативной памятью и периферийным устройством (внешней платой). В этом режиме КПДП управляет работой шины, т.е. является задатчиком а оперативная память исполнителем. В PC/AT для реализации режима ПДП используются 2 микросхемы i8237 (DMA), соединенные каскадно (рис. 4.) с целью увеличения числа каналов.

Каждая микросхема DMA содержит 4 канала (КО-КЗ), работающих в режиме разделения времени (в какой-либо момент времени только один канал является активным и обслуживает подключенное к нему периферийное устройство). Наивысшим приоритетом обладает канал 0 (К0). С увеличением номера канала приоритет уменьшается. Всякому каналу соответствует сигнал DRQN (N=0-3), называемый запросом ПДП. т.е. периферийное устройство, требующее режима ПДП. устанавливает этот сигнал. Здесь усматривается некоторая аналогия с сигналами запросов прерывания. Если одновременно поступает несколько сигналов запросов ПДП, то внутренняя схема арбитража в DMA выбирает наиболее приоритетный сигнал DRQN. После этого DMA устанавливает общий для всех каналов сигнал HRQ (запрос шины) и после поступления от процессора сигнала HLDA (подтверждения на захват шины) DMA становится задатчиком и формирует для N-гo периферийного устройства сигнал DACKN (подтверждение ПДП), разрешающий циклы ПДП. Для двух каскадно-соединенных DMA наивысший приоритет имеет сигнал DRQ0. а сигнал DRQ7 -наименьший. Кроме того, для реализации каскадного соединения четвертый по общему счету канал в DMA2 используется только для этой цели (его необходимо запрограммировать на выполнение режима каскадирования). Назначение каналов КПДП в PC/AT представлено в табл. 1.

Таблица 1.

Каналы КО-КЗ используются для байтовых передач данных, а каналы го-К7 – для передачи 16-битовых слов. Внешние платы (задатчики) употребляют резервные каналы для получения доступа к системной шине. Для выполнения этой цели внешняя плата формирует сигнал DACKN и устанавливает сигнал MASTER, блокирующий выход КПДП на системную шину.

Схема формирования адреса.

Рис. 5. Схема формирования адреса

Схема формирования адреса содержит внешние по отношению к DMA регистры страницы и регистр старшего адреса. Регистры страницы - это байтовые порты с адресами из диапазона 8 i h-8Ah. загружаемые заранее процессором по шипе XD7 - XD0 на этапе инициализации КПДП. Адресация регистров страницы каналов КО - К, 7 показана в табл. 2.

Таблица 2.

Необходимость использования внешнего регистра старшего адреса связана с тем, что старшая часть адреса выводится из DMA по шипе данных и запоминается в этом регистре по сигналам DMA. Младшая часть адреса выводится непосредственно по шине адреса DMA. На рис. 3.13 представлено, что в случае использования одного из каналов К5 -К7 связанных с 16-битовыми передачами, регистр страницы храпит адресные биты А23 -А 17. регистр старшего адреса - адресные биты А16 - А9. а по адресной шине выводятся адресные биты А8 -А1. Адресный бит А0 в этом случае всегда равен 0, так как слова имеют четный адрес. Байтовые передачи данных связаны с обычным распределением битов адреса, которые (см. рис.5) указаны в скобках.

Схема портов DMA.

Внутренняя шина XD7-XD0 подключена к системной шине SD7-SD0 через соответствующий приемопередатчик (это подключение на рис. 5 не показано). Схема портов DMA изображена на рис. 6.

Рис. 6. Схема портов DMA

Перечень адресов регистров DMA1 и DMA2 приведен в табл. 3.

Регистр управления (команд) координирует работу DMA и доступен по записи со стороны процессора. Формат регистра управления представлен па рис. 7.

Биты D0 и D1 определяют режим память-память, когда данные передаются из одной области оперативной памяти в другую область, причем этот обмен осуществляется через регистр данных (порт 0Dh) каналами К0 и К1. В режиме память-память в К0 задается адрес памяти ( источник данных) и количество передаваемых данных, а в К1 - адрес памяти (получателя данных). Сброс бита D1 регистра управления позволяет тиражировать один и тот же байт данных из одной области памяти в различные ячейки другой области памяти.

Сжатая синхронизация (D3= 1) исключает некоторые такты в работе DMA. если старшая часть адреса (А8-А15) не изменяется. Циклический приоритет (D4=l) заключается в равноправном (последовательном) обслуживании каналов DMA. Например, при D4=l возможна следующая очередность приоритетов: К1 К0 КЗ К2, К0 КЗ К2 К1, КЗ К2 К1 К0 и т.д.. Фиксированный приоритет (приоритет места) устанавливает степень приоритета в зависимости от номера канала, т.е. канал К0 обладает наивысшим приоритетом, а канал К3 -низшим приоритетом.

Таблица 3.

Примечание:* - порт без передачи данных.

Формат регистров: управления (команд); состояния; регистра режима.

Рис. 7. Формат регистра управления (команд)

При изменении старшей части адреса программируется расширенный цикл записи (удлиняются сигналы MEMW и IOW). Следует отметить, что КПДП формирует пары сигналов: при чтении памяти MEMR и IOW и при записи в память IOR и MEMW, т.е. в первом случае информация читается из ячейки оперативной памяти (сигналом MEMR), а потом записывается в регистр данных контроллера периферийного устройства (сигналом IOW). Во втором случае, наоборот, содержимое регистра данных контроллера периферийного устройства читается по сигналу IOR, а потом записывается в память по сигналу MEMW. По умолчанию задается удлиненный цикл записи и нормальная синхронизация.

Биты D 7 и D6 регистра управления определяют активный уровень сигнала (0 или 1). Содержимое регистра состояния доступно по чтению со стороны процессора и имеет следующий формат (рис. 8).

Рис. 8. Формат регистра состояния

Содержимое регистра текущего числа циклов (счетчика ) канала N (N=0.3) уменьшается после каждого цикла ПДП, и как только оно станет равным FFFFh (обмен завершен), это состояние отмечается установкой бита DN регистра состояния и па выходе DMA формируется сигнал Т/С (окончание счета), используемый в контроллере периферийного устройства для формирования сигнала запроса прерывания.

В битах D4-D7 регистра состояния отмечается наличие программного запроса в регистре запросов DMA или аппаратного запроса DRQN. Программный запрос инициирует работу DMA так же как и аппаратный запрос DRQN и используется в прикладных программах, связанных с передачей массивов данных в оперативную память.

Каждому каналу соответствует 8-битовый регистр режима, имеющий адрес OBh (D6h). Кроме того, в байте данных режима необходимо указать в битах D1 и DO номер канала DMA, для которого предназначен этот байт данных. Формат регистра режима изображен на рис. 9.

Рассмотрим режимы обслуживания DMA. Блочная (монопольная) передача выполняется непрерывно до тех пор, пока содержимое регистра текущего числа циклов в KN не станет равным FFFFh (обмен завершен). Передача по требованию осуществляется, так же как и блочная, за исключением того, что она выполняется, пока удерживается сигнал DRQN. Снятие сигнала DRQN останавливает управление передачей данных, которая возобновляется с той же точки при появлении сигнала DRQN. Наиболее употребительным режимом является одиночная передача, состоящая в том, что после передачи очередного байта DMA освобождает системную шину и начинает затем запрос шины для управления передачей следующего байта. Этот процесс продолжается до тex пор пока содержимое регистра текущего числа циклов не станет разным FFFFh (обмен завершен). Режим каскадирования, как уже отмечалось, используется для увеличения числа каналов КПДП путем соединения нескольких DMA.

Рис. 9. Формат регистра режима

С помощью бита D5 программируется либо увеличение содержимого регистра текущего адреса KN либо его уменьшение.

Если бит D4=l и сигнал Т/С (ЕОР) равен 0 (обмен завершен), то осуществляется автоматическая перезагрузка регистров базового адреса и базового числа циклов соответственно в регистры текущего адреса и текущего числа циклов.

Биты D3 и D2 позволяют программировать тип цикла ПДП: запись в память (01), при выполнении которой формируется сигнал IOR и MEMW; чтение из памяти (10), вырабатывающее сигналы MEMR и IOW .

Цикл «проверка» (псевдопередача) заключается в том, что выполняется цикл записи (чтения) с формированием адреса, но без передачи данных.

                                            Лабораторная работа № 2

Тема:        Утилиты обслуживания жестких магнитных дисков и оптических дисков.

Установка конфигурации системы при помощи утилиты CMOS Setup

Цель: научиться настраивать BIOS материнской платы 

Норма времени: 2 часа

Программное обеспечение:

операционная система, презентация

Оборудование:

учебный персональный компьютер

Список литературы Максимов, Н. В. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем: учебник / Н. В. Максимов, Т.Л. Партыка, И.И. Попов. - 3-е изд., пераб. и доп.. - М.: Форум, 2018.- 512 с.: ил.

Подготовка к работе

По указанной литературе изучить:

Назначение BIOS

Настройка основных разделов

Восстановление неисправного BIOS

Задание

провести начальный старт компьютера и войти в меню настройки BIOS;

 изучить меню настроек BIOS, обратив особое внимание настройкам запуска ОС с внешних носителей;

 получить от преподавателя подготовленный им личный flash-носитель и освоить запуск компьютера с flash-носителя, выходя в результате запуска в меню GRUB2;

Список контрольных вопросов

1. Какие функции выполняет BIOS?

2. Где находится программное обеспечение BIOS?

3. Как войти в программу BIOS?

4. Какие режимы работы имеет BIOS?

5. Что такое загрузочное устройство компьютера?

6. Что такое MBR?

7. Как загрузить компьютер с flash-носителя?

8. Как программа BIOS найдет MDR загрузочного внешнего носителя?

9. Приведите примеры загрузочных носителей информации.

10. Где хранятся параметры настроек BIOS?

Лабораторная  работа № 3

Тема:        Периферийные устройства

Цель: изучить назначение основных периферийных устройств, познакомиться с основными принципами работы этих устройств.

Норма времени: 2 часа

Программное обеспечение:

операционная система, презентация

Оборудование:

учебный персональный компьютер

Список литературы Максимов, Н. В. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем: учебник / Н. В. Максимов, Т.Л. Партыка, И.И. Попов. - 3-е изд., пераб. и доп.. - М.: Форум, 2018.- 512 с.: ил.

Теоретические сведения к работе

Наименование

Значение

Драйвер

компьютерное программное обеспечение, с помощью которого другое программное обеспечение (операционная система) получает доступ к аппаратному обеспечению некоторого устройства.

Контроллер

специализированное техническое устройство, предназначенное для управления другими устройствами путем получения информации в виде цифровых данных или аналого-дискретного сигнала от внешнего устройства

Параллельный порт

тип интерфейса, разработанный для компьютеров (персональных и других) для подключения различных периферийных устройств.

Клавиатура

Клавиатура компьютера — устройство для ввода информации в компьютер и подачи управляющих сигналов. Содержит стандартный набор клавиш печатной машинки и некоторые дополнительные клавиши — управляющие и функциональные клавиши, клавиши управления курсором и малую цифровую клавиатуру.

Все символы, набираемые на клавиатуре, немедленно отображаются на мониторе в позиции курсора (курсор — светящийся символ на экране монитора, указывающий позицию, на которой будет отображаться следующий вводимый с клавиатуры знак).

Наиболее распространена сегодня клавиатура c раскладкой клавиш QWERTY (читается "кверти"), названная так по клавишам, расположенным в верхнем левом ряду алфавитно-цифровой части клавиатуры:

Такая клавиатура имеет 12 функциональных клавиш, расположенных вдоль верхнего края. Нажатие функциональной клавиши приводит к посылке в компьютер не одного символа, а целой совокупности символов. Функциональные клавиши могут программироваться пользователем. Например, во многих программах для получения помощи (подсказки) задействована клавиша F1, а для выхода из программы — клавиша F10.

Управляющие клавиши имеют следующее назначение:

Клавиатура содержит встроенный микроконтроллер (местное устройство управления), который выполняет следующие функции:

• последовательно опрашивает клавиши, считывая введенный сигнал и вырабатывая двоичный скан-код клавиши;
• управляет световыми индикаторами клавиатуры;
• проводит внутреннюю диагностику неисправностей;
• осуществляет взаимодействие с центральным процессором через порт ввода-вывода клавиатуры.

Клавиатура имеет встроенный буфер — промежуточную память малого размера, куда помещаются введённые символы. В случае переполнения буфера нажатие клавиши будет сопровождаться звуковым сигналом — это означает, что символ не введён (отвергнут). Работу клавиатуры поддерживают специальные программы, "зашитые" в BIOS, а также драйвер клавиатуры, который обеспечивает возможность ввода русских букв, управление скоростью работы клавиатуры и др.

Манипуляторы

Манипуляторы (мышь, джойстик и др.) — это специальные устройства, которые используются для управления курсором.

Мышь имеет вид небольшой коробки, полностью умещающейся на ладони. Мышь связана с компьютером кабелем через специальный блок — адаптер, и её движения преобразуются в соответствующие перемещения курсора по экрану дисплея. В верхней части устройства расположены управляющие кнопки (обычно их три), позволяющие задавать начало и конец движения, осуществлять выбор меню и т.п.

Джойстик — обычно это стержень-ручка, отклонение которой от вертикального положения приводит к передвижению курсора в соответствующем направлении по экрану монитора. Часто применяется в компьютерных играх. В некоторых моделях в джойстик монтируется датчик давления. В этом случае, чем сильнее пользователь нажимает на ручку, тем быстрее движется курсор по экрану дисплея.

Трекбол — небольшая коробка с шариком, встроенным в верхнюю часть корпуса. Пользователь рукой вращает шарик и перемещает, соответственно, курсор. В отличие от мыши, трекбол не требует свободного пространства около компьютера, его можно встроить в корпус машины.

Дигитайзер — устройство для преобразования готовых изображений (чертежей, карт) в цифровую форму. Представляет собой плоскую панель — планшет, располагаемую на столе, и специальный инструмент — перо, с помощью которого указывается позиция на планшете. При перемещении пера по планшету фиксируются его координаты в близко расположенных точках, которые затем преобразуются в компьютере в требуемые единицы измерения.

Принтер, плоттер, сканер

Принтер — печатающее устройство. Осуществляет вывод из компьютера закодированной информации в виде печатных копий текста или графики.

Существуют тысячи наименований принтеров. Но основных видов принтеров три: матричные, лазерные и струйные.

Матричный символ

Матричные принтеры используют комбинации маленьких штырьков, которые бьют по красящей ленте, благодаря чему на бумаге остаётся отпечаток символа. Каждый символ, печатаемый на принтере, формируется из набора 9, 18 или 24 игл, сформированных в виде вертикальной колонки. Недостатками этих недорогих принтеров являются их шумная работа и невысокое качество печати.

Лазерные принтеры работают примерно так же, как ксероксы. Компьютер формирует в своей памяти "образ" страницы текста и передает его принтеру. Информация о странице проецируется с помощью лазерного луча на вращающийся барабан со светочувствительным покрытием, меняющим электрические свойства в зависимости от освещённости.

Лазерный принтер После засветки на барабан, находящийся под электрическим напряжением, наносится красящий порошок — тонер, частицы которого налипают на засвеченные участки поверхности барабана. Принтер с помощью специального горячего валика протягивает бумагу под барабаном; тонер переносится на бумагу и "вплавляется" в неё, оставляя стойкое высококачественное изображение. Цветные лазерные принтеры пока очень дороги.

Струйные принтеры генерируют символы в виде последовательности чернильных точек. Печатающая головка принтера имеет крошечные сопла, через которые на страницу выбрызгиваются быстросохнущие чернила. Эти принтеры требовательны к качеству бумаги. Цветные струйные принтеры создают цвета, комбинируя чернила четырех основных цветов — ярко-голубого, пурпурного, желтого и черного.

Принтер связан с компьютером посредством кабеля принтера, один конец которого вставляется своим разъёмом в гнездо принтера, а другой — в порт принтера компьютера. Порт — это разъём, через который можно соединить процессор компьютера с внешним устройством.

Каждый принтер обязательно имеет свой драйвер — программу, которая способна переводить (транслировать) стандартные команды печати компьютера в специальные команды, требующиеся для каждого принтера.

Плоттер (графопостроитель) — устройство, которое чертит графики, рисунки или диаграммы под управлением компьютера.

Роликовый плоттер

Плоттеры используются для получения сложных конструкторских чертежей, архитектурных планов, географических и метеорологических карт, деловых схем. Плоттеры рисуют изображения с помощью пера.

Роликовые плоттеры прокручивают бумагу под пером, а планшетные плоттеры перемещают перо через всю поверхность горизонтально лежащей бумаги.

Плоттеру, так же, как и принтеру, обязательно нужна специальная программа — драйвер, позволяющая прикладным программам передавать ему инструкции: поднять и опустить перо, провести линию заданной толщины и т.п.

Сканер — устройство для ввода в компьютер графических изображений. Создает оцифрованное изображение документа и помещает его в память компьютера.

Планшетный сканер. Если принтеры выводят информацию из компьютера, то сканеры, наоборот, переносят информацию с бумажных документов в память компьютера. Существуют ручные сканеры, которые прокатывают по поверхности документа рукой, и планшетные сканеры, по внешнему виду напоминающие копировальные машины.

Если при помощи сканера вводится текст, компьютер воспринимает его как картинку, а не как последовательность символов. Для преобразования такого графического текста в обычный символьный формат используют программы оптического распознавания образов.

Периферийные устройства ПК.

Наиболее распространенными периферийными устройствами персонального компьютера являются принтер и сканер. Предназначение принтера заключается в функции вывода информации и данных с компьютера на материальный носитель – бумагу, тонкий картон, полиэтиленовую пленку. По способу нанесения печати принтеры делятся на лазерные (печать лазерным лучом) и струйные. Хотя раньше применялись и матричные, которые в данный момент устарели.

Матричные принтеры: печатающая головка состоит из вертикального столбца маленьких стержней (9 или 24), которые под воздействием магнитного поля выталкиваются, ударяют по бумаге через красящую ленту и оставляют строку символов. Красящая лента сожжет быть намотана на катушки или уложенной в специальную коробку (картридж). Самые дешевые принтеры. Качество печати не высокое. Скорость печати в среднем – 1 минута на страницу.

Струйные принтеры способны напечатать изображение на бумаге при помощи жидких красителей (краски), заправленных в картриджи. В зависимости от моделей принтеров количество картриджей может быть различное, или же в комплектации к данному устройству может быть добавлена запасная емкость для краски. Струйные принтеры, обычно, цветные. Данная категория принтеров способна печатать качественные фотографии. Некоторые модели этих принтеров можно подключать к телефону или фотоаппарату напрямую, без использования компьютера. Единственный минус струйных принтеров – высокая стоимость печати, краска смазывается в случае попадания воды на бумагу.

Принтеры с лазерной печатью производят цветными и черно-белыми. Изображения, сделанные этими принтерами, основывается на прижигании порошка лазерным лучом. Лазер запекает на бумаге порошок (тонер), поступающий на бумагу из картриджа. Лазерные принтеры имеют высокую скорость печати, определяется это числом печати листов за минуту. Они используются в офисах, в связи со своей скоростной печатью и относительно дешевый по себестоимости напечатанный лист. Как и в струйных принтерах, лазерные так же имею картриджи. Данный тип картриджей имеет большие габариты, и заправляются порошком (тонером различной дисперсности).

Сканер – устройство, предназначенное для сканирования чертежей, фотографий, документов, рисунков и даже фото-негативов. Наиболее распространенный класс сканеров – планшетный. Различные сканеры имеют характерную для данной модели скорость сканирования. Также эти устройства можно поделить по качеству сканов, которое они могут поддерживать при проходе лампы сканирования. В некоторых сканерах дополнительно предусмотрено специфическое устройство для сканирования негативов пленки. Подключается сканер к ПК через USB-порт.

Многофункциональные устройства – устройства, объединяющие в себе способности принтера, сканера и копира (ксерокса). Данные устройства с виду напоминают гибрид всех трех компьютерных примочек, но зато имеют возможность воссоздать фразу «три в одном». Отличительный момент таких устройств - способность их применения как копира, без использования компьютера. По технике печати они могут подразделяться на струйные и лазерные.

Средства манипулирования:

Всем известны такие устройства как клавиатура и мышь. Это основные средства манипулирования, редактирование цифровой информации на ПК. В наше время придумано множество разнообразных клавиатур, начиная с самой простой, известной еще с «древних времен компьютерной науки» и, заканчивая современнейшими мильтимедийными многоклавишными клавиатурами и мишками. Такой разброс обоснован появлением на рынке всевозможных компьютерных игр и спросом фанатов виртуальной забавы. Еще средствами манипулирования есть разнообразные игровые джойстики, рули с педалями, авиа-штурвалы. Данный тип устройств предназначен только для управления в компьютерных играх. Но следует помнить важный момент, что не все компьютерные игры могут исправно использовать один их этих игровых манипуляторов. Многие игрушки вообще не приспособлены.

Устройства ввода информации:

• Клавиатура служит для ввода текстовой и числовой информации.
• Сканер предназначен для ввода в компьютер текстовых и графических данных.
• Устройства управления курсором служат для быстрого перемещения курсора по экрану.
• Мышь (проводная, беспроводная (радиоуправляемые, инфракрасные и оптические)
• Трекбол – напоминает мышь, перевернутую вверх ногами. В движение приводят шар, закрепленный на роликах. Трекбол обычно используется в переносных компьютерах типа notebook.
• Джойстик представляет собой рукоятку с кнопками и применяется, как правило, для игр и тренажеров.
• Сенсорная панель, представляет собой чувствительные поверхности, покрытые специальным слоем и связанные с датчиками. Прикосновение к поверхности датчика приводит в движение курсор, перемещение которым осуществляется за счет движения пальца по поверхности.
• Микрофон служит для ввода звуковой информации в мультимедийный компьютер.
• Web-камера служит для ввода видеоизображения в мультимедийный компьютер.

Устройства вывода информации:

• Монитор – это универсальное устройство вывода информации.

Виды мониторов:

• с электронно-лучевой трубкой
• на жидких кристаллах

Информация на экране монитора представляется в виде растрового изображения, которое формируется их отдельных точек (пикселей). Растровое изображение состоит из отдельного количества строк, каждая из которых в свою очередь содержит определенное количество точек.

Качество изображения определяется разрешающей способностью монитора, т.е. количеством точек, из которых оно складывается. Чем больше разрешающая способность, тем выше качество изображения (1024х768,1280х768 и др.).

• Принтеры служат для вывода на бумагу текстовой, числовой и графической информации.

По принципу действия принтеры делятся на:

• ударные (матричные)
• неударные (струйные и лазерные)

• Плоттер (графопостроитель) служит для печати на бумаге чертежей. Изображение создается двигающимся по листу пером с цветной тушью.
• Звуковая карта – устройство для преобразования цифровой аудио информации, записанной на дисках, в звуки и наоборот. К выходу звуковой карты подключают колонки для воспроизведения стереозвука и микрофон.
• Модем – специальное устройство, с помощью которого отдельные компьютеры могут связываться друг с другом посредством телефонной сети.

Контрольные вопросы:

1. В чем отличие устройств ввода, от устройств вывода?
2. Что означает термин «периферийные устройства»?
3. Составьте таблицу сравнительных характеристик, плюсов и минусов каждого вида принтеров: матричного, лазерного, струйного.

Сделайте вывод о проделанной лабораторной работе.

Лабораторная работа 4

Тема:        Конструкция, подключение и инсталляция матричного принтера, струйного принтера, лазерного принтера. Конструкция, подключение и инсталляция графического планшета.

Цель: изучить назначение основных подключений, познакомиться с основными принципами работы этих устройств.

Программное обеспечение:

операционная система, презентация

Оборудование:

учебный персональный компьютер, принтер.

Список литературы Максимов, Н. В. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем: учебник / Н. В. Максимов, Т.Л. Партыка, И.И. Попов. - 3-е изд., пераб. и доп.. - М.: Форум, 2018.- 512 с.: ил.

Теоретическая часть

Принтер (англ. printer- печатник)– периферийное устройство компьютера, используемое для вывода цифровой информации на твердый носитель (чаще всего на бумажный или пластиковый).

Процессом печати называется вывод на печать, а получившийся документ распечатка или твёрдая копия.

Принтеры имеют преобразователь цифровой информации (текст, фото, графика), хранящейся в запоминающих устройствах компьютера, фотоаппарата и цифровой памяти, в специальный машинный язык.

В зависимости от способа печати принтеры делятся на три класса: матричные, струйные и лазерные и сублимационные.

Матричные принтеры

Матричные принтеры являются первыми, разработанными для вывода информации с компьютера на бумажный носитель. Первые модели конструктивно были похожи на печатные машинки и назывались АЦПУ – алфавитно-цифровое печатающее устройство. Буквы и знаки переносились путем удара литер через красящую ленту. С течением времени литеры заменили на печатающую головку, в которой 9, 12, 14, 18 или 24 иголки. Основное распространение получили 9-ти и 24-х игольчатые принтеры. Сочетание  ударов иголок через красящую ленту формирует на бумаге буквы и знаки. Понятно, что изображение от 24-игольчатой головки более качественное.

Скорость печати матричных принтеров измеряется в СРS (англ. characters per second - символах в секунду). Выпускаются и скоростные линейно-матричные принтеры, в которых большое количество иголок равномерно расположены на челночном механизме (фрете) по всей ширине листа. Скорость таких принтеров измеряется в LPS (англ.lines per second— строках в секунду).

Основными недостатками матричных принтеров являются: монохромность, низкая скорость работы и высокий уровень шума.

Матричные принтеры, несмотря на то, что многие считают их устаревшими, все еще активно используются для печати в сферах, где требуется непрерывный вывод больших массивов данных на листах большого формата: в лабораториях, банках, бухгалтериях, в

библиотеках для печати на карточках, для печати на многослойных бланках (например, на авиабилетах), а также в тех случаях, когда необходимо  получить второй экземпляр документа через копирку (обе копии подписываются через копирку одной подписью для предотвращения внесения несанкционированных изменений в финансовый документ). Матричные принтеры достаточно широко используются и в настоящее время благодаря тому, что стоимость получаемой распечатки крайне низка, так как используется более дешевая рулонная бумага, которую к тому же можно отрезать кусками нужной длины (не форматными).

Струйные принтеры

Принцип действия струйных принтеров похож на матричные принтеры тем, что изображение на носителе формируется из точек. Но вместо головок с иголками в струйных принтерах используется матрица печатающая жидкими красителями. Картриджи с красителями бывают со встроенной печатающей головкой — в основном такой подход используется компаниями Hewlett Packard, Lexmark. Фирмы Epson, Canon производят струйные принтеры, в которых печатающая матрица является деталью принтера, а сменные картриджи содержат только краситель.

Все струйные принтеры имеют возможность для цветной печати. В зависимости от класса принтера требуется либо заменить картридж с черными чернилами на картридж с цветными чернилами, либо картридж с цветными чернилами устанавливается в принтер вместе с картриджем с черными чернилами. В картридже с цветными чернилами могут быть от 3 до 6 отсеков с чернилами разного цвета. Их смешение и дает цветное изображение.

Качество печати на струйных принтерах приближается к качеству лазерных принтеров, а цветные изображения даже превосходят лазерные. Однако, у цветного принтера есть несколько существенных недостатков. Во-первых, для качественного получения изображения, особенно цветного, требуется специальная быстросохнущая бумага. Только в этом случае изображение не будет размытым или с полосами. Для печати на пленке также необходимо специальные сорта, имеющие ноздреватую поверхность для быстрого высыхания чернил. Во-вторых, ресурса картриджа хватает на несколько сот страниц (значения колеблются от 200 до 1000 страниц для черно-белой печати при 5% заполнении листа, для цветной печати ресурс еще меньше.

При длительном простое принтера (неделя и больше) происходит высыхание остатков

красителя на соплах печатающей головки. Принтер умеет сам автоматически чистить печатающую головку. Но также возможно провести принудительную очистку сопел из соответствующего раздела настройки драйвера принтера. При прочистке сопел печатающей головки происходит интенсивный расход красителя. Особенно критично засорение сопел печатающей матрицы принтеров Epson, Canon. Если штатными средствами принтера не удалось очистить сопла печатающей головки, то дальнейшая очистка и/или замена печатающей головки проводиться в ремонтных мастерских. Замена картриджа, содержащего печатающую матрицу, на новый проблем не вызывает.

Лазарные принтеры

Последний класс принтеров – лазерные. Механизм работы лазерного принтера схож с работой копировального аппарата. В нем электростатические заряды на поверхности бумаги создаются лучом лазера (отсюда и название), затем тонер прилипает к листу бумаги, а сам лист контактирует с разогретым барабаном для закрепления изображения.

В зависимости от предоставляемых услуг лазерные принтеры делятся на несколько классов. Можно выделить персональные лазерные принтеры небольшого размера со скоростью печати 6-8 стр/мин., лазерные принтера рабочих групп – сетевые принтеры, работающие со скоростью 12-20 стр./мин. и обслуживающие 5-20 компьютеров и высокопроизводительные сетевые принтеры масштаба отдела. Последние имеют скорость печати свыше 20 стр./мин. (до 45), возможность двусторонней печати и сортировки. Обслуживание лазерных принтеров аналогично обслуживанию копировальных аппаратов. Во-первых, необходимо использование только такого сорта бумаги, который предназначен для использования в лазерных принтерах. Применение несортовой бумаги (очень тонкой или очень толстой) может привести к повреждению барабана и некачественной печати в последующем. В этом случае придется менять весь картридж. Во-вторых, при полном использовании тонера в картридже стоит приобретать новый картридж, а не прибегать к его заправке. Это обусловлено тем, что ресурс барабана картриджа близок к ресурсу тонера. Эксплуатация заправленного картриджа ведет только к ухудшению получаемых отпечатков. Сублимационные принтеры Термосублимация (возгонка) это быстрый нагрев красителя, когда минуется жидкая фаза. Из твердого красителя сразу образуется пар. Чем меньше порция, тем больше фотограческая  широта (динамический диапазон) цветопередачи. Пигмент каждого из основных цветов, а их может быть три или четыре, находится на отдельной (или на общей многослойной) тонкой лавсановой ленте. Печать окончательного цвета происходит в несколько проходов: каждая лента последовательно протягиваете под плотно прижатой термоголовкой, состоящей из множества термоэлементов. Эти последние, нагреваясь, возгоняют краситель. Точки, благодаря малому расстоянию между головкой и  носителем, стабильно позиционируются и получаются весьма малого размера. К серьезным проблемам сублимационной печати можно отнести чувствительность применяемых чернил к ультрафиолету. Если  изображение не покрыть  специальным слоем, блокирующим ультрафиолет, то краски вскоре выцветут.  При применении твердых красителей и дополнительного ламинирующего слоя с ультрафиолетовым фильтром для предохранения изображения, получаемые отпечатки не коробятся и хорошо переносят влажность, солнечный свет и даже агрессивные среды, но возрастает цена печати, а также увеличивается время печати.  К наиболее известным производителям термосублимационных принтеров относятся фирмы: Mitsubishi, Sony и Toshiba. Принтеры по цвету печати бывают полноцветные и монохромные. Монохромные принтеры имеют несколько градаций, обычно 2-5, например: черный белый, одноцветный (или красный, или синий, или зелёный) белый, многоцветный (чёрный, красный, синий, зелёный) белый. Монохромные принтеры имеют свою собственную нишу и вряд ли (в обозримом будущем) будут полностью вытеснены полноцветными. Получили распространение многофункциональные принтеры, в которых в одном приборе объединены принтер, сканер, копировальный аппарат и факс. Такое объединение рационально технически и удобно в работе.  

Подключение принтера

Что такое принтер знает практически каждый человек. Без него жизнь стала бы намного сложнее. Управленцы, студенты, бизнесмены, домохозяйки… Это список можно продолжать и продолжать. С того момента, как печатные машинки ушли в небытие, принтер можно назвать «панацеей от бумажных дел». Вот только подключение принтера не все могут освоить, хотя на самом-то деле абсолютно ничего сложного в этом процессе нет. Давайте разберемся, как правильно выполнить это самое подключение. Для начала давайте определимся, куда нужно поставить принтер. Нам нужна устойчивая поверхность (стол или полка вполне подойдет). Рассчитывайте расстояние так, чтобы было свободное место для открытия крышки и лотка. Помещение, в котором будет стоять принтер должно хорошо проветриваться, но при этом не нужно ставить устройство возле окна под «атаку» прямых солнечных лучей. Проследите, чтобы принтер не стоял возле источников тепла, холода и влажности. Постарайтесь не ставить устройство на краю поверхности (полки, стола), во избежание возможного падения. Теперь, достаем принтер, кабеля к нему, установочный диск и картридж. Освобождаем принтер от упаковочной ленты. Открываем переднюю крышку для установки картриджа (обычно располагается или в верхней части принтера, или в нижней). Пришло время вставить картридж. Извлекаем картридж из упаковки, снимаем упаковочную бумагу. Не сильно встряхиваем его несколько раз, чтобы тонер равномерно распределился. Не беритесь за зеленую область картриджа. Чтобы ее не касаться, возьмите картридж за ручку.

Теперь находим пазы для картриджа (за передней крышкой) и аккуратно его вставляем до щелчка. Закрываем крышку. Проследите, чтобы она плотно прилегала, иначе при печати могут возникнуть ошибки. Открываем  лоток для бумаги и загружаем в нее листы (желательно не более 100-150шт.). Следим за тем, чтобы бумага лежала ровно (в противном случае это может привести к замятию листов).  Переходим к непосредственному подключению принтера к компьютеру. Берем кабель питания, вставляем его в разъем сзади принтера. Теперь достаем USB кабель для того, чтобы подключить устройство к компьютеру. Один край подключаем к системнику (чуть позже, во время установки драйверов), второй - в принтер (компьютер и принтер должны быть выключены!).

Включаем компьютер, ждем полной загрузки. Включаем принтер в сеть, выключатель питание ставим в рабочее положение. Вставляем установочный диск с привод и следуем подсказкам на экране. После установки драйверов распечатается тестовая страница. Затем можно управлять настройками принтера, зайдя в Пуск – Настройки - Принтеры и факсы.

На диске с драйверами Вы скорее всего найдете программу Adobe Acrobat Reader (в новых принтерах может идти Adobe Acrobat 9) с помощью которой можно создавать файлы с расширением pdf. Так же можно установить множество сторонних программ и утилит, которые будет следить за расходом тонера, предоставлять полный отчет о печати, установка ограничений на количество копий и многое другое. Вот некоторые из них: InkMonitor (контроль расхода тонера и бумаги), APFill (планирование расхода 4

материалов), Printer Usage Cencor (статистика печати), Printing (проверка скорости печати).

Задания к работе

Задание 1. Подключить и настроить принтер.

Порядок выполнения работы:

1. Изучить теоретическую часть. 2. Выполнить задания практической работы. 3. Оформить отчет следующего содержания: - Тема. - Цель. - Практическое задание.

Вопросы для самоконтроля

1. Укажите основные характеристики принтеров. 2. Какие типы интерфейсов существуют для подключения принтеров, использовать сеть интернет? 3. Можно подключить два принтера и более к одно системному блоку? 4. Какие типы принтеров существуют? 5. Укажите принцип работы струйного принтера?

Практическая работа 3

Тема:        Нестандартные периферийные устройства: манипуляторы (джойстик, трекбол).

Цель: изучить назначение основных подключений         нестандартных периферийных устройств, познакомиться с основными принципами работы этих устройств.

Программное обеспечение:

операционная система, презентация

Оборудование:

учебный персональный компьютер, принтер.

Список литературы Максимов, Н. В. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем: учебник / Н. В. Максимов, Т.Л. Партыка, И.И. Попов. - 3-е изд., пераб. и доп.. - М.: Форум, 2018.- 512 с.: ил.

Периферийные устройства - это все устройства компьютера, за исключением процессора и внутренней памяти.

Классификация периферийных устройств по месту расположения (относительного системного блока настольного компьютера или корпуса ноутбука):

· внутренние - находятся внутри системного блока\корпуса ноутбука: жесткий диск (винчестер), встроенный дисковод (привод дисков);

· внешние - подключаются к компьютеру через порты ввода-вывода: мышь, принтер и т.д.

Устройства-манипуляторы (преобразуют движение руки в управляющую информацию для компьютера):

1.  Несенсорные:

· мышь,

· трекбол - устройство в виде шарика, управляется вращением рукой;

· трекпойнт (Pointingstick) - джойстик очень маленького размера (5 мм) с шершавой вершиной, который расположен между клавишами клавиатуры, управляется нажатием пальца;

· игровые манипуляторы: джойстик, педаль, руль, танцевальная платформа, игровой пульт (геймпад, джойпад);

2.  Сенсорные:

· тачпад (сенсорный коврик) - прямоугольная площадка с двумя кнопками, управляется движением пальца и нажатием на кнопки, используется в ноутбуках,

· сенсорный экран - экран, который реагирует на прикосновение пальца или стилуса (палочка со специальным наконечником), используется в планшетных персональных компьютерах;

· графический планшет (дигитайзер) - для ввода чертежей, схем и планов с помощью специального карандаша, которым водят по экрану планшета,

·  световое перо - устройство в виде ручки, ввод данных прикосновением или проведением линий по экрану ЭЛТ-монитора (монитора на основе электронно-лучевой трубки). Сейчас световое перо не используется

1. Задачи перевода чисел из системы счисления в другую разными методами

Немного теории:

1. Метод разложения по степеням основания (перевод чисел из двоичной системы счисления в десятичную).

Таблица степеней основания 10

Возьмем число в десятичной системе счисления, например 2547, оно раскладывается по разрядам

254710  = 2*1000+5*100+4*10+7*1

Аналогично для перевода двоичных чисел в десятичные используется

Таблица степеней основания 2

Пример: переведем число 1101012 в десятичную систему счисления

1101012 = 1*32+1*16+0*8+1*4+0*2+1*1= 5310

2. Метод последовательного деления на 2 (перевод чисел из десятичной системы счисления в двоичную).

Десятичное число делится на 2 до тех пор, пока в частном не будет 0. Остатки от деления записываются справа налево, именно они и составляют двоичное число.

Пример: Возьмем то же число 5310.

53/2=26 остаток 1

26/2=13 остаток 0

13/2=6 остаток 1

6/2=3 остаток 0

3/2=1 остаток 1

1/2=0 остаток 1

Ответ: 5310=1101012

3. Метод Горнера для перевода двоичных чисел в десятичные.

Необходимо суммировать цифры двоичного числа слева направо, умножая ранее полученный результат на 2.

Пример: 5310=1101012

0*2+1=1;        1*2+1=3;        3*2+0=6;        6*2+1=13;        13*2+0=26;        26*2+1=53

Задача 1.1.

Используя таблицу степеней основания 2, переведите из двоичной системы счисления в десятичную следующие числа:

1. 1112
2. 11102
3. 110112
4. 1010102
5. 10010112
6. 111001112
7. 1101101112
8. 10111100102
9. 111111000002
10. 1000100010002

=___________________

=___________________

=___________________

=___________________

=___________________

=___________________

=___________________

=___________________

=___________________

=___________________

Задача 1.2.

Используя метод деления на 2, переведите из десятичной системы счисления в двоичную следующие числа:

1. 9
2. 34
3. 59
4. 629
5. 936
6. 1875
7. 3913
8. 11649
9. 39578
10. 53746

=___________________

=___________________

=___________________

=___________________

=___________________

=___________________

=___________________

=___________________

=___________________

=___________________

Задача 1.3.

Используя метод Горнера, переведите из двоичной системы счисления в десятичную следующие числа:

1. 1002
2. 101012
3. 11001112
4. 1000010002
5. 110010011002

=___________________

=___________________

=___________________

=___________________

=___________________

Задача 1.4

Какое число нарисовано?

Переведите числа в строках из десятичной системы счисления в двоичную, закрасьте ячейки, содержащие 1. Расположите цифры двоичного числа по разрядам, указанным внизу таблицы.

а.

Ответ:____________

б.

Ответ:____________

в.

Ответ:____________

г.

Ответ:____________

Задача 1.5.

Выполните перевод координат точек в десятичную систему счисления и отметьте точку на координатной плоскости. Соединив последовательно все точки, Вы получите рисунок.

а. Масштаб: 1 клетка = 10

0       10       20       30      40       50       60       70       80       90     100     110    120      Х

 б. Масштаб: 1 клетка = 25