Основные стадии выполнения команд

Процесс выполнения команды состоит из двух этапов: выборка и выполнение.

Цикл процессора – цикл выборки и выполнения команды.

Выборка начинается со считывания из счетчика команд номера ячейки ОЗУ, содержащей код команды. После считывания содержимое счетчика команд сразу увеличивается на 1. Номер ячейки ОЗУ передается через регистр адреса памяти и адресную шину в дешифратор ОЗУ.

Дешифратор ОЗУ выбирает ячейку ОЗУ, содержащую код команды. Код команды считывается из ОЗУ и через шину данных передается в регистр данных памяти. Из регистра данных памяти код команды передается в регистр команд, где он хранится до конца выполнения команды, и передается в АЛУ. АЛУ анализирует код команды и, если не нужно дополнительного обращения к памяти, переходит к выполнению.

Если же нужно дополнительное обращение к памяти, то МП переходит ко второму машинному циклу, который также начинается с выборки. МП запрашивает в ОЗУ дополнительные данные и выполняет команды.

Команды могут выполняться за 1 или несколько машинных циклов. В каждом машинном цикле происходит только одно обращение к памяти.

43 ПОРТЫ ВВОДА-ВЫВОДА:ПАРАЛЛЕЙНЫЙ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ

Ввод-вывод через порты (англ. I/O ports) — схемотехническое решение, организующее взаимодействие процессора и устройств ввода-вывода. Противоположность вводу-выводу через память.Порты ввода-вывода создаются в системном оборудовании, которое циклически декодирует управляющие, адресные и контакты данных процессора. Затем порты настраиваются для обеспечения связи с периферийными устройствами ввода-вывода.Одни порты используются для передачи данных (например, приём данных от клавиатуры или чтение времени системных часов), другие — для управления периферийными устройствами (команда чтения данных с диска). Исходя из этого порт ввода-вывода может быть портом только для ввода, только вывода, а также двунаправленным портом.Параллельная и последовательная передача данных

Параллельная и последовательная передачи данных хотя и служат одной цели - обмену данными и связи между периферией (устройствами ввода/вывода) и модулем обработки данных (материнской платой), но используют различные методы и принципы обмена информацией.

Параллельная связь означает, что биты передаются все одновре­мен­но (параллельно). При этом здесь принципиальным становится понятие разрядности шины.

В отличие от последовательной передачи данных параллельная передача, как правило, однонаправленная, т.е. данные передаются только в одном на­правлении.

В отличие от параллельной передачи данных отдельные биты пересылаются (или принимаются) пос­ледовательно друг за другом, при этом возможен обмен данными в двух на­правлениях. Уровень напряжения последовательного интерфейса изменяется в пределах от –25 В до +25 В. Благодаря этому относительно высокому значе­нию напряжения повышается помехоустойчивость, и данные могут переда­ваться без потерь по кабелю длиной 50 м и более.

Поскольку данные обычно представлены на шине микропроцессора в параллельной форме (байтами, словами), их последовательный ввод-вывод оказывается несколько сложным. Для последовательного ввода потребуются средства преобразования последовательных входных данных в параллельные данные, которые можно поместить на шину. С другой стороны, для последовательного вывода необходимы средства преобразования параллельных данных, представленных на шине, в последовательные выходные данные. В первом случае преобразование осуществляется регистром сдвига с последовательным входом и параллельным выходом, а во втором – регистром сдвига с паралле­льным входом и последовательным выходом.

41 СКАНЕРЫ, МОДЕМЫ, ИХ НАЗНАЧЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКА Модем осуществляет преобразование аналоговой информации в дискретную и наоборот. Работа модулятора модема заключается в том, что поток битов из компьютера пре­образуется в аналоговые сигналы, пригодные для передачи по телефонному каналу связи. Демодулятор модема выполняет обратную задачу. Модем (модулятор-демодулятор) – устройство для обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть. Аналоговая информация – непрерывный сигнал, передающийся в виде изменяющейся величины электрического напряжения. Дискретная информация – данные, передающиеся в виде совокупности импульсных сигналов.Оба компьютера, как правило, могут одновременно обмениваться информацией в обе стороны. Этот режим работы называется полнымдуплексным. Дуплексный режим передачи данных – режим, при котором передача данных осуществляется одновременно в обоих направлениях.В отличие от дуплексного режима передачи данных полудуплексный подразумевает передачу в каждый момент времени только в одном направлении.

Характеристик модема является скорость модуляции (modulation speed),.Единицей измерения этого параметра является ко­личество бит в секунду (бит/с). Скорость модуляции не следует путать с пропускной способностью канала (throughput), которая может быть меньше или больше скорости модуляции в зависи­мости от качества линии, применения коррекции ошибок и сжа­тия передаваемых данных. Поскольку скорость передачи данных может измеряться как в битах в секунду, так и в бодах, то следует отметить, что это, — единицы разные. Бод определяет число изменений (модуляций) сигнала в се­кунду. Однако в зависимости от способа модуляции каждое из­менение сигнала может соответствовать не только одному, но и большему количеству бит.

MNP (Microsoft Network Protocols) Режимы MNP-модемов MNP-модем обеспечивает следующие режимы передачи данных:

• Стандартный режим. Обеспечивает буферизацию данных, что позволяет работать с различными скоростями передачи данных между компьютером и модемом и между двумя модемами.

• Режим прямой передачи. Данный режим соответствует обычному модему, не поддерживающему MNP-протокол.

• Режим с коррекцией ошибок и буферизацией. Это стандартный режим работы при связи двух MNP-модемов. Если удаленный модем не поддерживает протокол MNP, связь не устанавливается.

• Режим с коррекцией ошибок и автоматической настройкой. Режим используется, когда заранее не известно, поддерживает ли удаленный модем протокол MNP. В начале сеанса связи после определения режима удаленного модема устанавливается один из трех других режимов.

Сканер – устройство для ввода информации с бумаги в компьютер. служит для ввода в ЭВМ цветного или черно-белого изображения с бумаги или пленки и т. п. Принцип действия сканера подобен уже описанным выше методам, применя­емым в цифровых камерах. С помощью элементов CCD оригинал построч­но сканируется. Аналого-цифровым преобразователем аналоговый сигнал преобразуется в цифровой вид и далее передается в ПК для последующей обработки.

Спецификации сканеров сильно зависят от областей применен Для бы­строго сканирования черно-белых документов достаточно ручного сканера, а для работ, связанных с оптическим распознаванием текста, или профессио­

нального сканирования графики следует применять качественный стационарный планшет­ный сканер, использовать профессиональное программное обеспечение, например программы обработки изображений Photostyler, PhotoShop и про­граммы оптического распознавания текста (OmniPage, Recognita, CuneiForm, FineReader и др.).

СКАНЕРЫ БЫВАЮТ: Черно-белые и цветные сканеры В простейшем случае сканер опознает только два значения — черное и белое.Существует два метода передачи оттенков серого цвета. Первый метод (halftone) сканируемое изображение растрируется, т.е. каждой точке изображения сопоставляется матрица опреде­ленного размера, состоящая из черных и белых точек, комбинация которых зрительно и образует полутон. Чем больше в матрице черных точек, тем фраг­мент изображения кажется более представления изображения на экране монитора и при печати на принтере

Второй метод (gray scale) заключается в том, что в каждой точке изображе­ния происходит измерение уровня серого цвета и полученное значение кодиру­ется числом в определенном диапазоне. Преобразование цветного оригинала в цифровой вид для ввода в ПК основа­но на аддитивном сложении цветов (модель RGB), т. е. любое цветное изо­бражение представляется в виде смешения трех цветов - красного (Red), зе­леного (Green) и синего (Blue).

Ручной сканер

Ручные сканеры — это приборы, которые стоят относительно дешево. Они не занимают много места и удобны для оперативного сканирования изображе­ний из толстых книг и журнальных подшивок.

• Можно воспользоваться подручными (соответственно механически­ми) вспомогательными средствами, чтобы вести сканер по прямой ли­нии, например рейкой или толстой книгой. Кроме того, в продаже имеются специальные планшеты для сканирования ручным сканером.

• Обычно ручные сканеры оснащены LED-индикатором, который сигна­лизирует светом, если вы перемещаете сканер слишком быстро.

В принципе, чем выше выбранное разрешение сканера, тем точнее должен быть процесс сканирования и тем дольше сканер должен перемещаться по оригиналу. Но это также означает, что чем дольше длится сканирование, тем сложнее достичь высокого качества.

Следующий недостаток ручного сканирования заключается в ширине полосы сканирования. Почти все ручные сканеры могут сканировать оригиналы ши­риной 100—105 мм. Для маленьких фотографий или рисунков этого может быть достаточно. Однако уже при сканировании текста, который обычно име­ет формат А4 (с шириной 210 мм), возникают проблемы, связанные с тем, что ручной сканер за один проход может считать только половину документа.

Оригинал, который шире рабочего поля сканера, можно сканировать только за два прохода, а третьим этапом явится объединение результатов подобного ска­нирования в один общий документ на мониторе. Из-за неточностей ручного сканированиявозникают искажения, которые при дальнейшей обра­ботке документа не позволяют получить его в неискаженном виде без потери качества.

Обычно ручной сканер работает с разрешением 300—400 dpi. Технически это означает, что при разрешении 400 dpi должно иметься 400 CCD-сенсоров.

Не следует заблуждаться: ручной сканер с огромным разрешением 800 dpi не дает настоящие 800 dpi. При помощи методов, называемых интерполяцией, между фактически сканированными точками вставляются дополнительные точки, цвета или градации серого цвета, которые рассчитываются исходя из значений соседних точек. Например, если в результате сканирования один из пикселов имеет значение уровня серого 36, а соседний с ним 88, то предпола­гается, что значение уровня серого цвета для промежуточного пиксела могло бы быть равным 62. Таким образом, если вставить все оценочные значения пикселов в файл отсканированного изображения, то разрешающая способ­ность сканера как бы удвоится, т.е. вместо “аппаратных” 400 dpi станет равной “программной” 800 dpi.

Имеет ли вообще смысл полученное подобным образом высокое разрешение? Мы позволим себе в этом усомниться, ведь сканированное изображение мож­но обработать и позднее.

Сканирование само по себе является искусством, а, кроме того, определяется еще многими факторами: качеством оригинала, разрешением, количеством градаций серого цвета, количеством цветов и т. д.

Барабанные сканеры

Родоначальником среди сканеров является барабанный сканер. Оригинал, монтируемый на барабане, освещается источником света, а фотосенсоры пере­водят отраженное излучение в цифровые значения. Современные барабанные сканеры применяются только в профессиональной типографской деятельнос­ти, поэтому мы не будем

42 КЛАССИФИКАЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИНТЕРОВ.

Принтер – устройство для отображения информации на бумаге.

Первичное разделение принтеров на классы обычно произ­водят по механизму нанесения отпечатков.

Матричные принтеры

Строка формируется за счет прохода по ней головки с вертикальным рядом иго­лок (точнее, тонких цилиндров), которые бьют по крася­щей ленте и оставляют отпечаток, как пишущая машинка. Любой символ формируется на базе матрицы точек размером m x n

Символ в строке печатается за один проход печатающей головки при низком качестве печати – режим Draft (черновик), и за несколько проходов – при нормальном и высоком качестве печати. Этой особенностью матричных принтеров объясняется низкое быстродействие.

Достоинства матричных принтеров:• низкая стоимость отпечатка (в силу дешевизны крася­щей ленты);

• нетребовательность к бумаге.

Недостатки:• отсутствие цветности (иногда применяют двухцветные ленты); • шумность;

• медлительность;• относительно низкое качество печати.Матричные принтеры выходят из употребления. Фактически, наследниками матричных принтеров являются струйные.

Лазерные принтеры

В данных принтерах луч лазера создает изображение в по­ловину страницы или целую страницу в виде наэлектризо­ванных точек на специальном барабане (аналогично дей­ствию электронной пушки в ЭЛТ-дисплее). Эти точки притягивают красящий порошок, который потом перено­сится на бумагу при прокатывании барабана по листу. Затем лист нагревается, чтобы порошок въелся в бумагу, а бара­бан очищается для следующего листа.

Достоинства лазерных принтеров:• высокая скорость печати;• большой ресурс работы;

• высокое качество печати. Заметим, что растровый характер изоб­ражения, получаемого на таком принтере, меньше, чем у матричных, но больше, чем у сублимационных.

К недостаткам лазерных принтеров можно отнести:• большой расход энергии (поэтому принтер нельзя пи­тать через источник бесперебойного питания в силу не­достаточной мощности последнего);• дороговизну;

• громоздкость;• большую электризацию воздуха.

Принтеры на светодиодах

В данных принтерах метод нанесения отпечатков схож с методом, используемым в лазерных, только единицей обра­ботки является строка, чей наэлектризованный образ создает ряд светодиодов. По сравнению с лазерными принтерами, эти принтеры более простые и дешевые, так как не нужна слож­ная оптическая система для управления лазерным лучом. Кроме того, они существенно меньше электризуют воздух.

К недостаткам относится трудность реализации цвета.

Принтеры разработаны сравнительно недавно японской компанией Oki.

Струйные принтеры

Принтеры по принципу печати похожи на матричные, толь­ко точки получаются не с помощью ударов иголок, а за счет “выстрелов” каплями чернил из вертикального ряда сопел в головке. Используются две головки — для черно-белой и для цветной печати.

Достоинства:• бесшумность;• компактность;• высокая цветность.Недостатки:• высокая стоимость чернил;

• быстрый их расход;• высокая стоимость бумаги для распечатки фотографий;• светлые участки воспроизводятся редкими каплями, по­этому выглядят не слишком естественно.

Сублимационные принтеры

Эти принтеры специально используются для распечатки фотографий и обычно имеют небольшие размеры, поэтому не могут использоваться как универсальные.

Изображение наносится на бумагу за счет испарения (суб­лимации) красителя со специальной пленки.

Красителем непрерывно покрывается вся рабочая часть бу­маги (в отличие от дискретных красящих кружочков у дру­гих классов принтеров), что повышает качество отпечатков. Особенно заметна разница на светлых участках, где субли­мационная печать обеспечивает и плавность переходов, и хорошую проработку деталей. У других классов принтеров в таких местах будут только редкие точки (для осветления) и, соответственно, плохая проработка мелких деталей.

Достоинством принтеров является высокое качество, осо­бенно на светлых участках изображения.

К недостаткам следует отнести:• невозможность печатать текстовые докуменограниченых размеров бумаги и ее дороговизны);• высокую цену принтера (за счет сложности конструк­ции) и расходных материалов.

Особенности офисных принтеров

Другое деление принтеров — домашние (home) и офисные (bisness), причем эту грань проводят и сами производители.

Офисные принтеры имеют следующие особенности:• Высокая скорость печати. Она пропорционально по­вышает стоимость принтера. Скорость обычно состав­ляет 8, 12, 16 стр/мин, поэтому для офиса обычно вы­бирают лазерные принтеры – тяжелые, громоздкие и дорогие. Типичными пред­ставителями таких принтеров являются надежные и широко известные принтеры серии LazerJet фирмы Hewlett-Packard (HP).• Сетевые возможности. Принтер обычно подключается к файл-серверу или даже к локальной сети как сетевое устройство.• Увеличенный формат листа (A3 или даже А2), а также возможность печатать на конвер­тах.• Несколько больших лотков для бумаги обеспечивают возможность, например, загружать каждый бумагой соответствующего размера.