Эмпирические

Определение силы резания :P_z=t^x+S^y+V^z

17. Коэффициент корреляции. Примеры для линейно независимых параметров, линейно зависимых параметров и параметров с корреляционной связью.

18. Математические модели. Получение модели МНК вида Y=aX+b

19. Математические модели. Получение модели МНК вида Y=aXb

20. Математические модели. Получение модели МНК вида Y=aX2+bX+c

21. Математические модели. Пример модели на микро уровне с использованием дифференциальных уравнений.

22. Математические модели на макро уровне. Метод электрических аналогий. Элементы моделей для механической поступательной и вращательной систем.

23. Математические модели на макро уровне. Метод электрических аналогий. Примеры создания эквивалентных схем.

24. 0птимизация. Поиск оптимума для одномерной задачи. Метод половинного деления.

25. 0птимизация. Поиск оптимума для одномерной задачи. Метод золотого сечения.

26. Оптимизация. Поиск оптимума для многомерной задачи. Метод ощупывания.

27. Оптимизация. Поиск оптимума для многомерной задачи. Метод регулярного и деформируемого многогранника.

28. Оптимизация. Поиск оптимума для многомерной задачи. Графическое решение задач линейного программирования. Пример.

29. Оптимизация. Поиск оптимума для многомерной задачи. Графическое решение задач линейного программирования для случаев “единственное решение”, “множественное решение”, “нет решения”. Примеры.

30. Техническое обеспечение. Основные характеристики компьютеров, влияющие на быстродействие.

Факторы влияющие на быстродействие:

Конвейерные прерывания

Один из методов увеличения производительности компьютера - выполнение нескольких команд одновременно. Это достигается при помощи конвейерной технологии: несколько последовательных команд находятся на разных стадиях выполнения - от декодирования до запоминания результата. В этом случае при передаче управления происходит отбрасывание частично выполненных команд, оставшихся на конвейере. Такие прерывания существенно ограничивают производительность.

Быстродействие ОЗУ

Если процессор по своей производительности значительно превосходит оперативную память системы, то при каждом обращении к ней процессор несколько циклов отрабатывает "вхолостую". В случае, когда 32-разрядный процессор работает с 16-разрядным ОЗУ, процессор должен ожидать завершения обработки двух последовательных запросов.

Исчезновение циклов памяти

В компьютерах, где системное ОЗУ используется центральным процессором и видеоадаптером совместно, то, поскольку, эти обращения не могут происходить одновременно, в самом простом случае, процессору и видеоадаптеру присваиваются альтернативные циклы доступа к памяти. По сути дела видеоадаптер как бы ворует циклы процессора по мере необходимости.

Низкая эффективность программного обеспечения

Программное обеспечение не может само по себе научиться использовать преимущества новейших достижений в сфере увеличения производительности аппаратуры. Если операционные системы обычно проверяют наличие сопроцессора или расширенной системы команд, то прикладные пакеты, как правило, такой проверки не производят, и, соответственно, все дополнительные возможности аппаратуры просто игнорируются.

Немаловажным фактором, влияющим на производительность системы, является и то, что время, необходимое на выполнение одной операции доступа к памяти или к диску, подвержено влиянию других операций доступа. В данном случае ограничения налагает полоса пропускания сигналов. С другой стороны дисковый накопитель может обрабатывать одновременно только один запрос, таким образом образуется очередь, в которой новые запросы ожидают завершения обработки предыдущих программ.

Наилучшим способом измерения производительности вычислительной системы является временная оценка работы тех прикладных программ, которые в дальнейшем будут на ней использоваться. Это основа тестирования, которое действительно будет иметь смысл для конкретного пользователя.

Быстродействие дисковой памяти

Производительность дисковой подсистемы очень сильно влияет на общую производительность компьютера.

Основные причины, приводящие к замедлению работы диска:

- неправильный выбор фактора чередования при форматировании диска на низком уровне;

- сильная фрагментация файлов;

- отсутствие буферизации дискового ввода/вывода или неправильное использование такой буферизации;

- отсутствие драйвера кэширования дисковой памяти;

- неправильная установка переменной среды PATH операционной системы MS-DOS;

Фактор чередования

Обычно секторы на дорожке располагаются в порядке возрастания и порядковых номеров. Процедура чтения заключается в том, что контроллер диска устанавливает головки на нужную дорожку и начинает сканировать подряд все секторы для того чтобы найти требуемый сектор. Контроллер при поиске пользуется номером сектора, записанным в области служебной информации. После того как головка окажется над искомым сектором, начинается процесс считывания данных (512 байт) и записи их в оперативную память, как только все данные записаны в память, компьютер выдает контроллеру команду чтения следующего сектора.

Однако пока контроллер записывал данные пока компьютер выдавал команду на чтение следующего сектора, диск, разумеется, продолжал вращаться. И если производительность контроллера диска недостаточна, к моменту начала чтения второго сектора головка уже может проскочить управляющую запись второго сектора. Поэтому следующий сектор, который обнаружит контроллер, будет иметь номер 3.

Теперь контроллер будет ждать, пока диск повернется на один оборот, и только тогда он сможет прочитать второй сектор. Таким образом, если программа будет читать несколько секторов подряд, на чтение каждого сектора будет потрачено время равное времени оборота диска.

Чтобы улучшить временные характеристики можно, например, располагать секторы через один, в таком случае после чтения одного сектора будет достаточно времени для чтения следующего и вся дорожка может быть считана за 2 оборота диска.

Кэширование дисковой памяти

Во время работы операционная система и прикладные программы часто обращаются к одним и тем же файлам или к одним и тем же областям диска. Чтобы избежать повторения операции чтения диска при обращении к наиболее часто используемым программам применяется кэширование дисковой памяти: в области оперативной памяти выделяется некоторое пространство для хранения содержимого секторов диска – кэш буфер. Вначале вся эта область свободна. Когда программа начинает работать с диском, затребованные ею секторы копируются в кэш буфер. Теперь если программе нужен сектор, кэш драйвер проверяет, нет ли его в кэш буфере. Если есть, физическое чтение диска не выполняется, программа пользуется копией сектора из буфера.

Если требуемого сектора в кэш буфере нет, он читается с диска и записывается в кэш буфер. Кэширование диска для некоторых программ дает увеличение быстродействия в несколько раз.

Электронный диск

Если в вашем компьютере имеется расширенная или дополнительная память, вы можете организовать так называемый электронный диск. Подключив в файле CONFIG.SYS драйвер RAMDRIVE.SYS, вы получите дополнительный псевдодиск, организованный в оперативной памяти. От обычного диска он будет отличаться более высоким быстродействием. Кроме того, т. к. данные, записанные на электронный диск, хранятся в оперативной памяти, при выключении питания компьютера содержимое электронного диска будет потеряно.

Буферизация

Еще один путь к увеличению быстродействия дисковой подсистемы лежит в использовании буферизации ввода/вывода. Команда BUFFERS имеет следующий формат: BUFFERS=n

n задает количество буферов, которые MS-DOS использует для ввода/вывода. Буфера используются следующим образом: все читаемые с диска секторы записываются в буферы. Если в последствии какой-либо программе требуются прочитанный ранее и записанный в буфер сектор, он извлекается из буфера. Физического чтения сектора с диска не происходит.

Процессор компьютера предназначен для обработки информации. Каждый процессор имеет определенный набор базовых операций (команд), например, одной из таких операций является операция сложения двоичных чисел.

Технически процессор реализуется на большой интегральной схеме, структура которой постоянно усложняется, и количество функциональных элементов (типа диод или транзистор) на ней постоянно возрастает (от 30 тысяч в процессоре 8086 до 5 миллионов в процессоре Pentium II).

Важнейшей характеристикой процессора, определяющей его быстродействие, является его тактовая частота. Тактом называют интервал времени, за который микропроцессор выполняет элементарную операцию по обработке информации. От нее, в частности, зависит количество базовых операций, которые производит процессор в секунду. За 25 лет тактовая частота процессора увеличилась на три порядка от 4 МГц (процессор 8086, 1978) до 3 ГГц (процессор Pentium IV, 2004).

Другой характеристикой процессора, влияющей на его производительность, является разрядность. В общем случае производительность процессора тем выше, чем больше его разрядность. В настоящее время используются 8-, 16-, 32- и 64-разрядные процессоры, причем практически все современные программы рассчитаны на 32- и 64- разрядные процессоры.

Часто уточняют разрядность процессора и пишут, например, 16/20, что означает, что процессор имеет 16-разрядную шину данных и 20-разрядную шину адреса. Разрядность адресной шины определяет адресное пространство процессора, т. е. максимальный объем оперативной памяти, который может быть установлен в компьютере. Современный процессор Pentium IV имеет разрядность 64/32, т. е. его адресное пространство составляет 4 Гб.

Производительность процессора является интегральной характеристикой, которая зависит от частоты процессора, его разрядности, а также особенностей архитектуры (наличие кэш-памяти и другое). Производительность процессора нельзя вычислить, она определяется в процессе тестирования, т. е. определения скорости выполнения процессором определенных операций в какой-либо программной среде.

Увеличение производительности процессоров может достигаться различными путями. В частности, за счет введения дополнительных базовых операций. Так, в процессорах Pentium MMX достигается большая производительность при работе с мультимедиа-приложениями (программами для обработки графики, видео и звука). Ещё один способ увеличения производительности увеличение числа <ядер> процессора - модулей, способных выполнять параллельные операции независимо друг от друга. Так Intel заявила о своих планах выпустить двуядерные процессоры, а IBM, Sony и Toshiba в феврале 2005 уже создали совместно новый процессор - девятиядерный Cell, тактовая частота которого колеблется около 4,6 ГГц и выше, а пиковое значение производительности составляет 256 гигафлоп (256 млрд операций в секунду).

31. Техническое обеспечение. Структура PC .

Основным устройством ПК является материнская плата, которая определяет его конфигурацию. Все устройства ПК подключаются к этой плате с помощью разъемов расположенных на этой плате. Соединение всех устройств в единую систему обеспечивается с помощью системной магистрали (шины), представляющей собой линии передачи данных, адресов и управления.

Ядро ПК образуют процессор (центральный микропроцессор) и основная память, состоящая из оперативной памяти и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) или перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства ППЗУ. ПЗУ предназначается для записи и постоянного хранения данных.

Подключение всех внешних устройств: клавиатуры, монитора, внешних ЗУ, мыши, принтера и т.д. обеспечивается через контроллеры, адаптеры, карты.

Контроллеры, адаптеры или карты имеют свой процессор и свою память, т.е. представляют собой специализированный процессор.

Микропроцессор. Центральный микропроцессор (небольшая микросхема, выполняющая все вычисления и обработку информации) – это ядро ПК. В компьютерах типа IBM PC используются микропроцессоры фирмы Intel и совместимые с ними микропроцессоры других фирм.

Компоненты микропроцессора:

АЛУ выполняет логические и арифметические операции

Устройство управления управляет всеми устройствами ПК

Регистры используются для хранения данных и адресов

Схема управления шиной и портами – осуществляет подготовку устройств к обмену данными между микропроцессором и портом ввода – вывода, а также управляет шиной адреса и управления.

Основные характеристики процессора:

Разрядность – число двоичных разрядов, одновременно обрабатываемых при выполнении одной команды. Большинство современных процессоров – это 32 – разрядные процессоры, но выпускаются и 64 - разрядные процессоры.

Тактовая частота – количество циклов работы устройства за единицу времени. Чем выше тактовая частота, тем выше производительность.

Наличие встроенного математического сопроцессора

Наличие и размер Кэш- памяти.

Оперативная память. Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ или RAM) - область памяти, предназначенная для хранения информации в течение одного сеанса работы с компьютером. Конструктивно ОЗУ выполнено в виде интегральных микросхем.

Из нее процессор считывает программы и исходные данные для обработки в свои регистры, в нее записывает полученные результаты. Название “оперативная” эта память получила потому, что она работает очень быстро, в результате процессору не приходится ждать при чтении или записи данных в память.

Однако быстродействие ОЗУ ниже быстродействия регистров процессора, поэтому перед выполнением команд процессор переписывает данные из ОЗУ в регистры. По принципу действия различают динамическую память и статическую.

Ячейки динамической памяти представляют собой микроконденсаторы, которые накапливают заряд на своих обкладках. Ячейки статической памяти представляют собой триггеры, которые могут находиться в двух устойчивых состояниях.

Основные параметры, которые характеризуют ОЗУ – это емкость и время обращения к памяти. ОЗУ типа DDR SDRAM (синхронная память с двойной скорость передачи данных) считается наиболее перспективной для ПК.

Кэш-память. Компьютеру необходимо обеспечить быстрый доступ к оперативной памяти, иначе микропроцессор будет простаивать, и быстродействие компьютера уменьшится. Поэтому современные компьютеры оснащаются Кэш-памятью или сверхоперативной памятью.

При наличии Кэш-памяти данные из ОЗУ сначала переписываются в нее, а затем в регистры процессора. При повторном обращении к памяти сначала производится поиск нужных данных в Кэш-памяти и необходимые данные из Кэш-памяти переносятся в регистры, поэтому повышается быстродействие.

Контроллеры. Только та информация, которая хранится в ОЗУ, доступна процессору для обработки. Поэтому необходимо, чтобы в его оперативной памяти находились программа и данные.

В ПК информация с внешних устройств (клавиатуры, жесткого диска и т.д.) пересылается в ОЗУ, а информация (результаты выполнения программ) с ОЗУ также выводится на внешние устройства (монитор, жесткий диск, принтер и т.д.).

Таким образом, в компьютере должен осуществляться обмен информацией (ввод-вывод) между оперативной памятью и внешними устройствами. Устройства, которые осуществляют обмен информацией между оперативной памятью и внешними устройствами называются контроллерами или адаптерами, иногда картами. Контроллеры, адаптеры или карты имеют свой процессор и свою память, т.е. представляют собой специализированный процессор.

Контроллеры или адаптеры (схемы, управляющие внешними устройствами компьютера) находятся на отдельных платах, которые вставляются в унифицированные разъемы (слоты) на материнской плате

Системная магистраль. Системная магистраль (шина) - это совокупность проводов и разъемов, обеспечивающих объединение всех устройств ПК в единую систему и их взаимодействие.

Для подключения контроллеров или адаптеров современные ПК снабжены такими слотами как PCI. Слоты PCI – E Express для подключения новых устройств к более скоростной шине данных. Слоты AGP предназначены для подключения видеоадаптера

Для подключения накопителей (жестких дисков и компакт-дисков) используются интерфейсы IDE и SCSI. Интерфейс – это совокупность средств соединения и связи устройств компьютера.

Подключение периферийных устройств (принтеры, мышь, сканеры и т.д.) осуществляется через специальные интерфейсы, которые называются портами. Порты устанавливаются на задней стенке системного блока.

Слоты (разъемы) расширения конфигурации ПК предназначены для подключения дополнительных устройств к основной шине данных компьютера. К основным платам расширения, предназначенным для подключения к шине дополнительных устройств, относятся:

Видеоадаптеры (видеокарты)

Звуковые платы

Внутренние модемы

Сетевые адаптеры (для подключения к локальной сети)

SCSI - адаптеры

Внешняя память. Классификация накопителей. Для хранения программ и данных в ПК используются накопители различных типов. Накопители - это устройства для записи и считывания информации с различных носителей информации. Различают накопители со сменным и встроенным носителем.

По типу носителя информации накопители разделяются на накопители на магнитных лентах и дисковые накопители. К накопителям на магнитных лентах относятся стримеры и др. Более широкий класс накопителей составляют дисковые накопители.

По способу записи и чтения информации на носитель дисковые накопители разделяются на магнитные, оптические и магнитооптические.

К дисковым накопителям относятся:

накопители на флоппи-дисках;

накопители на несменных жестких дисках (винчестеры);

накопители на сменных жестких дисках;

накопители на магнитооптических дисках;

накопители на оптических дисках (CD-R CD-RW CD-ROM) с однократной записью и

накопители на оптических DVD – дисках (DVD-R DVD-RW DVD-ROM и др.)

Дополнительные устройства. Периферийные устройства - это устройства, которые подключаются к контроллерам ПК и расширяют его функциональные возможности

По назначению дополнительные устройства разделяются на:

устройства ввода (трэкболлы, джойстики, световые перья, сканеры, цифровые камеры, диджитайзеры)

устройства вывода (плоттеры или графопостроители)

устройства хранения (стримеры, zip - накопители, магнитооптические накопители, накопители HiFD и др.)

устройства обмена (модемы)

32. Техническое обеспечение. Внешние устройства: принтеры, плоттеры. Классификация и характеристики.

Основные виды принтеров.

1. Матричный принтер.

Ромашковый принтер. Ромашковые принтеры сродни печатным машинкам. Ромашковые печатающие устройства единственные среди всех описанных принципов, которые не формируют изображение матрицей из точек. Механизм печати такого устройства достаточно прост. В механических печатных машинках каждая клавиша просто соединяется с определенным рычагом, на конце которого находится соответствующая буква. При нажатии на клавишу происходит удар матрицы по красящей ленте, а через ленту по бумаге. В них используется колесо в виде ромашки, на лепестках которого нанесены буквы. Количество лепестков равно количеству возможных символов плюс дополнительные символы для различных способов печати. В настоящее время как таковых ромашковых принтеров практически не существует и принцип печати ромашкой используется в электронных и механических печатных машинках.

Матричный (игольчатый) принтер. Следующим шагом стало изобретения матричного/игольчатого принтера (Dot-Matrix-Printer). Он долгое время являлся стандартным устройством вывода для персональных компьютеров. В то время, когда работа струйных принтеров оставляла желать лучшего, а цена лазерных была достаточно высока, они использовать повсеместно. Но не смотря на современные технологии они еще часто применяются и сегодня. Достоинства этих принтеров определяются, в первую очередь, скоростью печати и их универсальностью. Существует четыре вида матричных принтеров; 9-, 18- и 24-игольчатые принтеры и строчный принтер. При выборе принтера всегда исходят из задач, которые будут перед ним поставлены. Матричный принтер является механическим устройством, а работа механических узлов всегда сопровождается шумом. Выбор цветов красящих лент для таких принтеров не богат, и в своем большинстве они производятся с черной краской. Красящая лента во время печати постоянно сдвигается. Выбор матричного принтера оправдан в том случае, когда требования к скорости и качеству печати не высоки. Они находят свое применение в банках, фирмах, где требуется распечатка большого количества бумаг. Если необходимо целый день без перерыва печатать различные формуляры, то альтернативы игольчатому принтеру в настоящий момент нет.

При печати данного устройства используются картриджи с красящей лентой. Они отличаются размерами ленты (ширина, длинна. Например: 8х1,8 /8 миллиметров на 1,8 метров). Иногда производители ленты указывают данные параметры округлённо (8х1,8 или 8х2).

2. Струйный принтер.

История развития струйной печати насчитывает несколько десятилетий. Основная идея заключалась в одном- нанесение па бумагу пли другой материал жидкого красителя. Разнообразие предлагаемых способов было поистине неисчерпаемым. В итоге сформировались четыре самостоятельных направления в развитии струйной печати, каждое обладало как достоинствами, так и недостатками. Наиболее ранней технологией, сделавшей струйную печать доступной и относительно дешевой, была технология «Сухих чернил» («dry ink jet). Под воздействием высокой температуры частицы твердого красителя (чаще всего это графит) расплавлялись и под давлением наносились на бумагу. Этот метод до сих пор применяется и калькуляторах и некоторых типах принтеров. В настоящее время существует разновидность этого метода, получившая название «термосублимационная печать». Другая разновидность струйной печати в целом аналогична предыдущей, но при этом используются жидкие чернила. В данное время фирмы-изготовители реализуют следующие способы нанесения чернил на бумагу:

- Пьезоэлектрический метод. Для реализации этого метода в каждое сопло установлен плоский пьезокристалл, связанный с диафрагмой. Как известно, под воздействием электрического поля происходит деформация пьезоэлемента. При печати находящийся в трубке пьезоэлемент, сжимая и разжимая трубку, наполняет капиллярную систему чернилами. Чернила, которые отжимаются назад, перетекают обратно в резервуар, а чернила, которые "выдавились" наружу, оставляют на бумаге точку.

- Метод газовых пузырей (Bubblejet /инжектируемые пузырьки/). При использовании этого метода каждое сопло оборудовано нагревательным элементом, который при пропускании через него тока за несколько микросекунд нагревается до температуры около 500°С. Возникающие при резком нагревании газовые пузыри (bubbles) стараются вытолкнуть через выходное отверстие сопла необходимую порцию (каплю) жидких чернил, которые переносятся на бумагу. При отключении тока нагревательный элемент остывает, паровой пузырь уменьшается и через входное отверстие

- Метод drop-on-demand. Так же как в методе газовых пузырей, здесь для подачи чернил из резервуара на бумагу используется нагревательный элемент. Однако при этом дополнительно используется специальный механизм.

Струйные принтеры подразделяются на два вида: со встроенным печатающим устройством (печатающей головой) головой и без неё, т.е. печатающее устройство (печатающая голова) находится на самих картриджах.

При печати используются картриджи с чернилами. Стандартно используются два картриджа. Один с чёрными чернилами (Black), второй с тремя стандартными цветами (жёлтый /Yellow/, красный /Magenta/, синий /Cyan/). В некоторых принтерах ставятся четыре отдельных картриджа. Для получения фотографического качества с основными цветами, используются оттеночные чернила голубой /Light Cyan/ и розовый /Light Magenta/. В современных струйных фотопринтерах используется от шести и выше цветов. Чернила бывают двух типов водорастворимые и пигментные.

3. Лазерный принтер.

В основе работы лазерного принтера лежит процесс сухой ксерографии (лат. Xeros- сухой и graphos- писать), базирующийся па электростатической фотографии. Ксерографический процесс был изобретен американским инженером Честером Карлсоном в 1933г. В ноябре 1940г. он получил патент на свое изобретение. В 1947г. американская компания «Халоид Компании купила данное изобретение для разработки первого копировального аппарат, который и был произведен в 1950 г. В лазерных принтерах используется электрографический принцип создания изображения- примерно такой же, как и в копировальных машинах. Картриджи к таким принтерам содержат порошок (тонер) для нанесения изображения на лист. Наиболее важными частями лазерного принтера можно считать фотопроводящий барабан (или ленту), полупроводниковый лазер и прецизионную оптико-механическую систему, перемещающую луч. Лазер формирует электронное изображение на светочувствительном фотоприёмном барабане последовательно для каждого цвета тонера (CMYK). То есть принтер, работающий в монохромном режиме со скоростью 8стр/мин, в цветном режиме обеспечит только 2 стр./мин. Когда изображение на фоточувствительном барабане полностью построено, подаваемый лист заряжается таким образом, чтобы тонер с барабана притягивался к бумаге. После этого изображение закрепляется на ней за счет нагрева частиц тонера до температуры плавления. Окончательную фиксацию изображения осуществляют специальные валики, прижимающие расплавленный тонер к бумаге. Лазерные принтеры бывают монохромные (чёрно-белые) и цветные. В цветных принтерах используется четыре картриджа с тонером чёрного, жёлтого, синего, красного цветов.

Светодиодную и лазерную технологию цифровой печати роднит использование в обоих случаях использование электрографического процесса. В обоих случаях источник света формирует на светочувствительном барабане поверхностный заряд, соответствующий требуемому изображению. Именно типом используемого источника света светодиодный принтер и отличается от лазерного. В данных принтерах используется линейка, состоящая из тысяч светодиодов. Светодиоды через фокусирующие линзы освещают поверхность светочувствительного барабана по всей его ширине. Теоретически светодиодная технология более надежна, поскольку является более простой.

Тонер представляет собой пылеобразную смесь различных смол, графита, железного порошка и других компонентов. Барабан представляет собой металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой светопроводящего полупроводника, обычно в качестве такого полупроводника используется оксид цинка. По поверхности барабана равномерно распределяется статический заряд. Картриджи для лазерной печати состоит из тонерной секции, фотобарабана, вал переноса заряда, в некоторых есть секция для отработанного тонера. Иногда картриджи разделяются на две части: копи-картридж (DRAM), который содержит фотобарабан, и тонер-картридж, который содержит тонер. В принтерах они используются одновременно.

4. Термосублимационный принтер.

Термосублимация - это нагрев красителя и перенос его на термобумагу (пленку) в жидкой или газообразной фазе. При этом процесс испарения красителя минует его жидкую фазу, что и носит название сублимация. Сублимационная технология печати принципиально отличается от струйной: здесь в качестве расходных материалов используются не чернила, а картриджи с пленкой, которая похожа на листы цветного целлофана разного цвета, склеенные между собой по краям. В этой пленке заключены слои твердого красителя трех основных цветов, применяемых в печати (напомним: голубой, желтый, пурпурный). При нагреве краситель испаряется с пленки, мгновенно переходя из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое– такой переход и называется сублимацией. Полученное в результате возгонки облачко газообразного красителя осаждается на бумаге. Для формирования четкой точки на пути облачка помещается диафрагма, отсеивающая лишние испарения. Печатающая головка сублимационного принтера собрана из миниатюрных нагревательных элементов, каждый из которых может нагреваться с высокой точностью. И чем сильнее нагрет элемент, тем больше красителя испаряется и поглощается бумагой. Особенностью данного процесса является то, что при нагреве поры бумаги открываются, и краситель надежно фиксируется на отпечатке; после этого поверхность бумаги вновь становится гладкой и глянцевой. Для придания дополнительной защиты, в частности от ультрафиолетового излучения и отпечатков пальцев, бумага часто покрывается специальной пленкой. Печать осуществляется в несколько проходов, поскольку на бумагу необходимо перенести несколько красителей. Разумеется, сублимационные принтеры не лишены недостатков – так, для их работы нужны специфические картриджи с лентой и (обязательно!) специальная бумага. Помимо этого, печать текстовых документов при помощи метода сублимации просто нецелесообразна. Что касается «производительности» фотопечати, то данный показатель не является определяющим фактором. Как правило, реальная скорость печати у струйных и сублимационных принтеров различается мало и составляет в среднем от одной до двух с половиной минут (фотография 10х15 см).

Характеристики принтеров.

Существует множество производителей, которые ведут борьбу на рынке данной продукции: НР, Canon, Epson, Samsung, Xerox, Lexmark, OKI и многие другие. Не стоит упускать это из вида. Так как же разобраться в широком ассортименте техники, который насчитывает более тысячи наименований.

Вот наиболее важные характеристики, на которые нужно обращать внимание при выборе принтеров:

- формат листа. Как правило для работы и дома мы пользуемся стандартным форматом А4. Однако иногда нам необходимо использования форматов большего размера А3, А1 или наоборот меньшего А5, 10х15.

- Скорость печати. При выборе во внимание принимается скорость печати, т.е количество листов в минуту, а так же время выхода первой страницы из различных режимов (спящий, выключен и др.). При этом важно не забывать, что производитель указывает максимальную скорость печати для 5% заполнения листа бумаги и чернового качества печати, поэтому скорость печати реальных документов будет более медленной.

- Качество печати. Основной параметр, по которому можно судить о качестве печати, – это разрешение принтера. Разрешение характеризует величину самых мелких деталей изображения, передаваемых при печати без искажений. Измеряется обычно в dpi (dot per inch/ точках на дюйм) - числе наносимых отдельных точек красителя на дюйм бумаги. Однако не стоит забывать, что качество печати – параметр отчасти субъективный, определяется оно не только разрешением, но и другими факторами качеством тонера, бумаги и т.д. Даже принтеры с одинаковым разрешением могут выдавать совершенно разные картинки.

- Печать без полей. Эта характеристика удобна, если вы печатаете фотографии или буклеты. Она избавит вас от процесса обрезки белой каймы. При этом надо учитывать, что принтер самостоятельно увеличивает размер изображения, чтобы фотография гарантировано заполнила весь лист бумаги.

- Печать на рулонной бумаге. Она необходима для тех, кто печатает практически непрерывно /банки, сберкассы, фотостудии/. В домашних условиях в ней нет необходимости.

- Отдельный лоток для печати 10*15 см. Очень удобен, если вы решите самостоятельно печатать фотографии у себя дома.

- встроенный ЖК-экран. Если вы будете пользоваться функциями прямой печати с фотокамеры или карт памяти, то ЖК-экран вам необходим.

- Дизайн. Дизайн современных устройств поражает своим разнообразием и великолепием. Но не стоит забывать о том, что дизайн никоим образом не влияет на все вышеперечисленные характеристики. По-этому, выбирая принтер домой или на работу, подумайте прежде всего, что вы от него хотите. Украшение вашего интерьера или удобство и качество печати.

- Расходные материалы. Прежде чем остановить свой выбор на том или ином принтере, стоит задуматься, какие картриджи используются в данной модели. Иногда стоимость используемых материалов гораздо дороже самого устройства. На данный пункт следует обращать особое внимание. Следует поинтересоваться, какое количество листов может распечатать тот или иной картридж. В лазерных принтерах картриджа в среднем на 2000 листов, в то время как в струйных от 100 до 300 листов. Статистика, как правило, считается при 5% заполнении листа, а соответственно чем больше текста, тем меньше листов.

Плоттер (plotter, от английского plot — чертить) — устройство для вывода графических карт, чертежей, плакатов и других изображений большого формата на бумагу. Плоттеры бывают различных типов — перьевые, карандашно-перьевые, лазерные, электростатические, прямого вывода.

Перьевые плоттеры: Эти плоттеры служат для вывода графических изображений, которые получают в системах автоматического проектирования (AutoCAD). Изображение создается пишущими элементами в виде перьев, перья различаются между собой типом используемого жидкого красителя. Перьевые плоттеры бывают планшетные, рулонные и использующие фрикционный прижим. В плоттерах, использующих фрикционный прижим, перо перемещается вдоль одной оси координат, а бумага — вдоль другой. В планшетных плоттерах бумага неподвижна, а перо перемещается по всей поверхности изображения. Рулонные (барабанные) плоттеры в работе более удобны и компактны, могут работать с чертежами очень большой длины.

Существует разновидность перьевых плоттеров — карандашно-перьевые плоттеры. В такие модели можно установить специальный пишущий узел, в котором используются карандашные грифели. Карандашные грифели не высыхают, они дешево стоят и продаются во всех магазинах, торгующих канцелярскими товарами. Но стоят они несколько дороже перьевых.

Струйные плоттеры: Струйные плоттеры необходимы для распечатки рекламных плакатов, постеров. Они бывают монохромными, цветными и с возможностью цветной печати (это те же монохромные, которые способны рисовать на чертеже цветные линии). Струйные плоттеры недорого стоят, у них высокое качество печати и широкие возможности.

Лазерные и LED-плоттеры: Необходимы для сферы деятельности, где за короткий промежуток времени нужно проделать большой объем работ. Высокая скорость печати (лист формата А1 выводится за полминуты). Минус лазерных плоттеров — боятся встрясок (небольшие колебания могут сбить настройки). LED-плоттеры подобного недостатка не имеют.

Плоттеры прямого вывода и плоттеры на основе термопередачи: Используются в крупных проектных организациях для вывода проверочных копий и готового пакета чертежей. Также обладают большой скоростью печати (до 50 листов формата А0 за 8 часов). Технология прямого вывода основана на применении специальной термобумаги (бумага пропитана теплочувствительным веществом), бумага движется вдоль миниатюрных нагревателей и в местах нагрева меняет цвет. Изображение получается монохромным. Плоттеры прямого вывода не требуют тонера и чернил. Плюс — небольшая стоимость чертежей.

Плоттеры на основе термопередачи аналогичны плоттерам прямого вывода по способу действия, способны выводить цветные изображения за счет специальной пленки между бумагой и нагревательными элементами. За один проход наносится один цвет, поэтому полноцветное изображение можно получить лишь за несколько проходов.

Электростатические плоттеры: Скорость, надежность, качество и производительность. Требуют специальной электростатической бумаги, используют жидкие красители. Недостаток — высокая цена.

Режущий плоттер: Эта разновидность плоттера имеет вместо пишущего узла режущий. Основной инструмент — небольшой остро заточенный нож. Единственная разница между режущим и обычным плоттером заключается в большей силе нажима (для того, чтобы резать, необходимо приложить большие усилия, чем при черчении).

Обычно покупатель, выбирая плоттер, учитывает следующие интегральные характеристики:

- стоимость изделия;

- набор функциональных возможностей, по которым можно интегрально оценить применимость плоттера для решения конкретных задач;

- стоимость эксплуатационных затрат, включающую стоимость носителя, расходных материалов, обслуживания устройства, амортизацию и потребление энергии;

- производительность;

- удобство работы, сервис;

- качество изображений, обеспечиваемую цветовую гамму;

- функциональность и эргономику;

- автономность (возможность продолжительной, "пакетной" работы без вмешательства оператора);

- отсутствие проблем с расходными материалами и подбором носителя, имеющегося на отечественном рынке.

Использованный здесь порядок характеристик является в достаточной мере произвольным, поскольку значимость каждой из них каждый пользователь выбирает для себя, руководствуясь собственными критериями.

При выборе плоттера целесообразно проводить оценку на основании технических характеристик, приводимых в документации или проспектах на плоттеры. Однако правильная интерпретация приводимых данных - тема для отдельного разговора. Далее мы вкратце познакомим с основными характеристиками, приводимыми производителями плоттеров.

33. Крайне редко встречающейся в документации и рекламных листках на плоттеры характеристикой является наработка на отказ (MTBF - Maximal Time Before Failure). Фактически, если данный параметр присутствует в документации, это говорит о высоком качестве устройства, так как, если он низок, его ни за что не будут афишировать. Сегодня можно считать, что надежность плоттеров, поставляемых на рынок солидными фирмами, составляет десятки тысяч часов.
Техническое обеспечение. Внешние устройства: мониторы, сканеры, модемы, CD ROM. Классификация и характеристики..

Одной из наиболее важных составных частей персонального компьютера является его видеоподсистема, состоящая из монитора и видеоадаптера (обычно размещаемого на системной плате). Монитор предназначен для отображения на экране текстовой и графической информации, визуально воспринимаемой пользователем персонального компьютера. В настоящее время существует большое разнообразие типов мониторов. Их можно охарактеризовать следующими основными признаками:

По режиму отображения мониторы делятся на:

Растровые дисплеи;

Векторные дисплеи.

В векторных дисплеях с регенерацией изображения на базе электронно–лучевой трубки (ЭЛТ) используется люминофор с очень коротким временем послесвечения. Такие дисплеи часто называют дисплеями с произвольным сканированием. Из–за того, что время послесвечения люминофора мало, изображение на ЭЛТ за секунду должно многократно перерисоваться или регенерироваться. Минимальная скорость регенерации должна составлять, по крайней мере, 30 (1/с), а предпочтительнее 40–50 (1/с). Скорость регенерации меньшая 30 приводит к мерцанию изображения.

Кроме ЭЛТ, для векторного дисплея необходим дисплейный буфер и дисплейный контроллер. Дисплейный буфер – непрерывный участок памяти, содержащий всю информацию, необходимую для вывода изображения на ЭЛТ. Функция дисплейного контроллера заключается в том, чтобы циклически обрабатывать эту информацию со скоростью регенерации. Сложность рисунка ограничивается двумя факторами – размером дисплейного буфера и скоростью контроллера.

Растровое устройство можно рассматривать как матрицу дискретных ячеек (точек), каждая из которых может быть подсвечена. Таким образом, оно является точечно–рисующим устройством. Невозможно, за исключением специальных случаев, непосредственно нарисовать отрезок прямой из одной адресуемой точки или пиксела в матрице в другую адресуемую точку. Отрезок можно только аппроксимировать последовательностями точек (пикселов), близко лежащих к реальной траектории отрезка.

Отрезок прямой из точек получится только в случае горизонтальных, вертикальных или расположенных под углом 45 градусов отрезков. Все другие отрезки будут выглядеть как последовательности ступенек. Это явление называется лестничным эффектом или «зазубренностью».

Чаще всего для графических устройств с растровой ЭЛТ используется буфер кадра. Буфер кадра представляет собой большой непрерывный участок памяти компьютера. Для каждой точки или пиксела в растре отводится как минимум один бит памяти. Эта память называется битовой плоскостью. Для квадратного растра размером 512 ^х 512 требуется 2 ¹⁸, или 262144 бита памяти в одной битовой плоскости. Из–за того, что бит памяти имеет только два состояния (двоичное 0 или 1), имея одну битовую плоскость, можно получить лишь черно–белое изображение. Битовая плоскость является цифровым устройством, тогда как растровая ЭЛТ – аналоговое устройство. Поэтому при считывании информации из буфера кадра и ее выводе на графическое устройство с растровой ЭЛТ должно происходить преобразование из цифрового представления в аналоговый сигнал. Такое преобразование выполняет цифро–аналоговый преобразователь (ЦАП).

По типу экрана мониторы делятся на:

Дисплеи на основе ЭЛТ;

Жидкокристаллические (ЖК);

Плазменные.

Дисплеи на основе электронно-лучевой трубки

Чтобы понять принципы работу растровых дисплеев и векторных дисплеев с регенерацией, нужно иметь представление о конструкции ЭЛТи методах создания видеоизображения.

На рисунке схематично показана ЭЛТ, используемая в видеомониторах.

Катод (отрицательно заряженный) нагревают до тех пор, пока возбужденные электроны не создадут расширяющегося облака (электроны отталкиваются друг от друга, так как имеют одинаковый заряд). Эти электроны притягиваются к сильно заряженному положительному аноду. На внутреннюю сторону расширенного конца ЭЛТ нанесен люминофор. Облако электронов с помощью линз фокусируется с узкий, строго параллельный пучок, и луч дает яркое пятно в центре ЭЛТ. Луч отклоняется или позиционируется влево или вправо от центра и (или) выше или ниже центра с помощью усилителей горизонтального и вертикального отклонения. Именно в данный момент проявляется отличие векторных и растровых дисплеев. В векторном дисплее электронный луч может быть отклонен непосредственно из любой произвольной позиции в любую другую произвольную позицию на экране ЭЛТ (аноде). Поскольку люминофорное покрытие нанесено на экран ЭЛТ сплошным слоем, в результате получается почти идеальная прямая. В отличие от этого в растровом дисплее луч может отклоняться только в строго определенные позиции на экране, образующие своеобразную мозаику. Эта мозаика составляет видеоизображение. Люминофорное покрытие на экране растровой ЭЛТ тоже не непрерывно, а представляет собой множество тесно расположенных мельчайших точек, куда может позиционироваться луч, образуя мозаику.

Экран жидкокристаллического дисплея (ЖКД) состоит из двух стеклянных пластин, между которыми находится масса, содержащая жидкие кристаллы, которые изменяют свои оптические свойства в зависимости от прилагаемого электрического заряда. Жидкие кристаллы сами не светятся, поэтому ЖКД нуждаются в подсветке или во внешнем освещении.

Основным достоинством ЖКД являются их габариты (экран плоский). К недостаткам можно отнести недостаточное быстродействие при изменении изображения на экране, что особенно заметно при перемещении курсора мыши, а также зависимость резкости и яркости изображения от угла зрения.

Жидкокристаллические дисплеи

ЖК – дисплеи обладают неоспоримыми преимуществами перед конкурирующими устройствами отображения:

1. Размеры. ЖК–дисплеи отличаются малой глубиной и небольшой массой и поэтому их более удобно перемещать и устанавливать, чем ЭЛТ–мониторы, у которых размер в глубину приблизительно равен ширине.

2. Энергопотребление. ЖК–дисплей потребляет меньшую мощность, чем ЭЛТ–монитор с сопоставимыми характеристиками.

3. Удобство для пользователя. В ЭЛТ электронные лучи при развертке движутся по экрану, обновляя изображение. Хотя в большинстве случаев можно установить такую частоту регенерации (число обновлений экрана электронными лучами в секунду), что изображение выглядит стабильным, некоторые пользователи все же воспринимают мерцание, способное вызвать быстрое утомление глаз и головную боль. На экране ЖК–дисплея каждый пиксел либо включен, либо выключен, так что мерцание отсутствует. Кроме того, для ЭЛТ–мониторов характерно в небольших количествах электромагнитное излучение; в ЖК–мониторах такого излучения нет.

Недостаток – высокая цена

Еще одно достижение, благодаря которому может произойти снижение цен в скором времени, – усовершенствование технологии панелей на супертвистированных нематических кристаллах (dual supertwist nematic, DSTN). DSTN–дисплеи всегда были дешевле, чем ЖК–устройства на тонкопленочных транзисторах, но несколько уступали им по качеству: DSTN–дисплеи не обеспечивают такой контрастности и четкости, как матрицы TFT, а их медленная реакция приводит к мерцанию и появлению паразитных (повторных) изображений на экране, особенно при отображении движущихся объектов. Однако фирма Sharp, крупнейший поставщик DSTN–панелей, недавно провела презентацию панели, в которой используется разработанная ею технология HCA (высококонтрастная адресация).

HCA–панели обеспечивают такую же контрастность изображения, как TFT–матрицы, и почти не уступают им по скорости реакции при воспроизведении видео. Фирма Arithmos разработала процессор визуализации для DSTN–панелей, который позволяет еще более улучшить качество изображения. Таким образом, для пользователей, ограниченных в средствах, DSTN–дисплей может оказаться хорошим компромиссным решением.

В ЖК–дисплеях угол обзора не только мал, но и асимметричен: обычно он составляет 45 градусов по горизонтали и +15...–30 по вертикали. Излучающие дисплеи, такие как электролюминесцентные, плазменные и на базе ЭЛТ, как правило, имеют конус обзора от 80 до 90 по обеим осям. Хотя в последнее время на рынке появились модели ЖК–дисплеев с увеличенным углом обзора 50–60 градусов.

Представитель Hitachi Тим Паттон (Tim Patton) считает, что в традиционных ЖК–дисплеях наблюдается зависимость контрастности и цвета изображения от угла зрения. Эта проблема обострялась по мере увеличения размеров ЖК–дисплеев и приобретения ими способности воспроизводить больше цветов.

Hitachi при создании своего нового дисплея SuperTFT воспользовалась иной технологией – IPS. Как известно, в обычных ЖК–дисплеях молекулы жидкого кристалла меняют свою ориентацию с горизонтальной на вертикальную под воздействием электрического поля, а адресующие электроды помещаются на две расположенные друг против друга стеклянные подложки. В IPS(in–plane switching) – дисплеях, наоборот, происходит чередование двух углов в горизонтальной плоскости, причем оба электрода находятся на одной из подложек. В результате угол обзора, как по горизонтальной, так и по вертикальной оси достигает 70 градусов.

Плазменные дисплеи

Газоплазменные мониторы состоят из двух пластин, между которыми находится газовая смесь, светящаяся под воздействием электрических импульсов. Такие мониторы не имеют недостатков, присущих ЖКД, однако их нельзя использовать в переносных компьютерах с аккумуляторным и батарейным питанием, так как они потребляют большой ток.

Размер по диагонали (расстояние от левого нижнего до правого верхнего угла экрана) приводится в дюймах. Наиболее распространены мониторы с диагональю 14". Однако работать с монитором с диагональю 15" намного удобнее, а для работы с графическими пакетами, издательскими системами и системами автоматизированного проектирования необходимы мониторы с диагональю не меньше 17";

– теневая маска экрана. Единицей измерения является расстояние между отверстиями маски в мм. Чем меньше это расстояние и чем больше отверстий, тем выше качество изображения. Этот параметр часто отождествляют с зерном экрана монитора, однако это справедливо не во всех случаях;

– разрешение, измеряется в пикселах (точках), помещающихся по горизонтали и вертикали видимой части экрана. В настоящее время наиболее распространены мониторы с расширением не менее 1024*768 пикселей;

– кинескоп. Наиболее предпочтительны следующие типы кинескопов: Black Trinitron, Black Matrix и Black Planar. Данные кинескопы очень контрастны, дают отличное изображение, однако их люминофор чувствителен к свету, что может сократить срок службы монитора. К тому же при работе с контрастным монитором быстрее устают глаза;

– потребляемая мощность. У мониторов с диагональю 14" потребляемая мощность не должна превышать 60 Вт, иначе повышается вероятность теплового перегрева монитора, что сокращает срок его службы. У более крупных мониторов потребляемая мощность соответственно выше;

– антибликовое покрытие. Для дешевых мониторов используют пескоструйную обработку поверхности экрана. При этом качество изображения ухудшается. В дорогих мониторах на поверхность экрана наносится специальное химическое вещество, обладающее антибликовыми свойствами; – защитные свойства монитора. В настоящее время распространены мониторы с низким уровнем излучения (LR–мониторы). Они отвечают нормам стандарта MPRI или MPR II.

По цветности мониторы делятся на:

Цветные;

Монохромные.

Частота кадров (обычно от 50 до 100 Гц).

Все современные аналоговые мониторы условно можно разделить на следующие типы:

с фиксированной частотой развертки;

с несколькими фиксированными частотами;

и многочастотные (мультичастотные).

Мультичастотные мониторы обладают способностью настраиваться на произвольные значения частот синхронизации из некоторого заданного диапазона, например, 30–64 кГц для строчной и 50–100 Гц для кадровой развертки. Разработчиками мониторов данного типа является фирма NEC. В названии таких мониторов присутствует слово Multisync. Эти мониторы относятся к наиболее распространенному типу мониторов с электронно–лучевой трубкой.

Видеодиапазон (обычно от 65 до 200 МГц).

Видеосигнал:

Цифровой;

Аналоговый.

Под цифровыми мониторами понимаются устройства отображения зрительной информации на основе электронно–лучевой трубки, управляемой цифровыми схемами. К цифровым относятся монохромные мониторы, снабженные видеоадаптерами стандартов MDA и Hercules, цветные RGB–мониторы, предназначенные для подключения к видеоадаптеру стандарта EGA. Монохромные мониторы способны отображать на экране только темные и светлые точки, иногда точки могут различаться интенсивностью. Hercules–мониторы имеют разрешение до 728*348 пикселов, небольшие габариты и вес. Блок развертки монитора получает синхроимпульсы от соответствующего видеоадаптера. RGB–мониторы способны отображать 16 цветов, однако разрешение экрана у них меньше, чем у Hercules–мониторов.

Электронно–лучевая трубка мониторов данного типа управляется аналоговыми сигналами поступающими от видеоадаптера. Принцип работы электронно–лучевой трубки монитора такой же, как у телевизионной трубки. Аналоговые мониторы способны поддерживать разрешение стандарта VGA (640*480) пикселов и выше.

Прочие характеристики: функции управления растром, система энергосбережения, защита от излучения, вес, габариты, потребляемая мощность.

Сканерэто устройство ввода в персональный компьютер цветного и черно–белого изображения с бумаги, пленки и т.п.

Принцип действия сканера заключается в преобразовании оптического сигнала, получаемого при сканировании изображения световым лучом, в электрический, а затем в цифровой код, который передается в компьютер.

Сканеры разделяют на:

черно–белые сканеры могут в простейшем случае различать только два значения – черное и белое, что вполне достаточно для чтения штрихового кода (более сложные сканеры различают градации серого цвета);

цветные сканеры работают на принципе сложения цветов, при котором цветное изображение получается путем смешения трех цветов: красного, зеленого и синего. Технически это реализуется двумя способами:

при сканировании цветной оригинал освещается не белым светом, а последовательно красным, зеленым и синим. Сканирование осуществляется для каждого цвета отдельно, полученная информация предварительно обрабатывается и передается в компьютер;

в процессе сканирования цветной оригинал освещается белым цветом, а отраженный свет попадает на CCD–матрицу через систему специальных фильтров, разлагающих его на три компонента: красный, зеленый, синий, каждый из которых улавливается своим набором фотоэлементов.

А также сканеры делятся на:

Ручные сканеры – это относительно недорогие устройства небольшого размера, удобны для оперативного сканирования изображений из книг и журналов. Ширина полосы сканирования обычно не превышает 105 мм, стандартное разрешение 300–400 dpi. К недостаткам ручного сканера можно отнести зависимость качества сканирования от навыков пользователя и невозможность одновременного сканирования относительно больших изображений.

Вбарабанном сканересканируемый оригинал располагается на вращающемся барабане. В настоящее время используются только в типографском производстве.

Влистовых сканерахноситель с изображением протягивается вдоль линейки, на которой расположены CCD– элементы. Ширина изображения как правило составляет формат А4, а длина ограничена возможностями используемого компьютера (чем больше изображение, тем больше размер файла, где хранится его цифровая копия).

Планшетные сканерыосуществляют сканирование в автоматическом режиме. Оригинал располагается в сканере на стеклянном листе, под которым головка чтения с CCD–элементами сканирует изображение построчно с равномерной скоростью. Размеры сканируемых изображений зависят от размера сканера и могут достигать размеров большого чертежного листа (А0). Специальная слайд–приставка позволяет сканировать слайды и негативные пленки. Аппаратное разрешение планшетных сканеров достигает 1200 dpi.

Сканеры подключаются к персональному компьютеру через специальный контроллер (для планшетных сканеров это чаще всего SCSI контроллер). Сканер всегда должен иметь соответствующий драйвер, так как только ограниченное число программных приложений имеет встроенные драйверы для общения с определенным классом сканеров.

Строгой классификации модемов не существует и, вероятно, не может существовать по причине большого разнообразия как самих модемов, так и сфер применения и режимов их работы. Тем не менее, можно выделить ряд признаков, по которым и провести условную классификацию. К таким признакам или критериям классификации можно отнести следующие: область применения; метод передачи; интеллектуальные возможности; конструктивное исполнение; поддержка протоколов модуляции, исправления ошибок и сжатия данных. Можно выделить еще множество более детальных технических признаков, таких как применяемый способ модуляции, интерфейс сопряжения с DTE и так далее.

По области применения современные модемы можно разделить на несколько групп:

для коммутируемых телефонных каналов;

для выделенных (арендуемых) телефонных каналов;

для физических соединительных линий:

модемы низкого уровня (линейные драйверы) или модемы на короткие расстояния (short range modems);

модемы основной полосы (baseband modems);

для цифровых систем передачи (CSU/DSU);

для сотовых систем связи;

для пакетных радиосетей;

для локальных радиосетей.

Подавляющее большинство выпускаемых модемов предназначено для использования на коммутируемых телефонных каналах. Такие модемы должны уметь работать с автоматическими телефонными станциями (АТС). Различать их сигналы и передавать свои сигналы набора номера.

Основное отличие модемов для физических линий от других типов модемов состоит в том, что полоса пропускания физических линий не ограничена значением 3.1 кГц, характерным для телефонных каналов. Однако полоса пропускания физической линии также является ограниченной и зависит в основном от типа физической среды (экранированная и неэкранированная витая пара, коаксиальный кабель и др.) и ее длины.

С точки зрения используемых для передачи сигналов модемы для физических линий могут быть разделены на модемы низкого уровня (линейные драйверы), использующие цифровые сигналы, и модемы с "основной полосы" (baseband), в которых применяются методы модуляции, аналогичные применяемым в модемах для телефонных каналов.

В модемах первой группы обычно используются цифровые методы биимпульной передачи, позволяющие формировать импульсные сигналы без постоянной составляющей и часто занимающие более узкую полосу частот, чем исходная цифровая последовательность.

В модемах второй группы часто используются различные виды квадратурной амплитудной модуляции, позволяющие радикально сократить требуемую для передачи полосу частот. В результате на одинаковых физических линиях такими модемами может достигаться скорость передачи до 100 Кбит/с, в то время как модемы низкого уровня обеспечивают только 19.2 Кбит/с.

Модемы для цифровых систем передачи напоминают модемы низкого уровня. Однако в отличие от них обеспечивают подключение к стандартным цифровым каналам, таким как E1/T1 ил ISDN, и поддерживают функции соответствующих канальных интерфейсов.

Модемы для сотовых систем связи отличаются компактностью исполнения и поддержкой специальных протоколов модуляции и исправления ошибок, позволяющих эффективно передавать данные в условиях сотовых каналов с высоким уровнем помех и постоянно изменяющимися параметрами. Среди таких протоколов выделяются ZyCELL, ETC и MNP10.

Пакетные радиомодемы предназначены для передачи данных по радиоканалу между мобильными пользователями. При этом несколько радиомодемов используют один и тот же радиоканал в режиме множественного доступа, например, множественного доступа с контролем несущей, в соответствии с ITU-T AX.25. радиоканал по своим характеристикам близок к телефонному и организуется с использованием типовых радиостанций, настроенных на одну и ту же частоту в УКВ либо КВ диапазоне. Пакетный радиомодем реализует методы модуляции и множественного доступа.

Локальные радиосети являются быстроразвивающейся перспективной сетевой технологией дополняющей обыкновенные локальные сети. Ключевым их элементом являются специализированные радиомодемы (адаптеры локальных радиосетей). В отличие от ранее упомянутых пакетных радиомодемов такие модемы обеспечивают передачу данных на небольшие расстояния (до 300 м) с высокой скоростью (2-10 Мбит/с), сопоставимой со скоростью передачи в проводных локальных сетях. Кроме того, радиомодемы локальных радиосетей работают в определенном диапазоне частот с применением сигналов сложной формы, таких как сигналы с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты.

По методу передачи модемы делятся на асинхронные и синхронные. Говоря о синхронном либо асинхронном методе передачи обычно подразумевают передачу по каналу связи между модемами. Однако передача по интерфейсу DTE - DCE также может быть синхронной и асинхронной. Модем может работать с компьютером в асинхронном режиме и одновременно с удаленным модемом - в синхронном режиме или наоборот. В таком случае иногда говорят, что модем синхронно-асинхронный или он работает в синхронно-асинхронном режиме.

Как правило, синхронизация реализуется одним из двух способов, связанных с тем, как работают тактовые генераторы отправителя и получателя: независимо друг от друга (асинхронно) или согласованно (синхронно). Если передаваемые данные составлены из последовательности отдельных символов, то, как правило, каждый символ передается независимо от остальных и получатель синхронизируется вначале каждого получаемого символа. Для такого типа связи обычно используется асинхронная передача. Если передаваемые данные образуют непрерывную последовательность символов или байтов, то тактовые генераторы отправителя и получателя должны быть синхронизированы в течение длительного промежутка времени. В этом случае используется синхронная передача.

Асинхронный режим передачи используется главным образом тогда, когда передаваемые данные генерируются в случайные моменты времени, например пользователем. При такой передаче получающее устройство должно восстанавливать синхронизацию в начале каждого получаемого символа. Для этого каждый передаваемый символ обрамляется дополнительным стартовым и одним или более стоповыми битами. Такой асинхронный режим часто применяется при передаче данных по интерфейсу DTE -DCE. При передаче данных по каналу связи возможности применения асинхронного режима передачи во многом ограничены его низкой эффективностью и необходимостью использования при этом простых методов модуляции, таких как амплитудная и частотная. Более совершенные методы модуляции, такие как ОФМ, КАМ и др., требуют поддержания постоянного синхронизма опорных тактовых генераторов отправителя и получателя.

При синхронном методе передачи осуществляют объединение большого числа символов или байт в отдельные блоки или кадры. Весь кадр передается как одна цепочка битов без каких-либо задержек между восьмибитными элементами. Чтобы принимающее устройство могло обеспечить различные уровни синхронизации, должны выполняться следующие требования:

Передаваемая последовательность битов не должна содержать длинных последовательностей нулей или единиц для того, что бы принимающее устройство могло устойчиво выделять тактовую частоту синхронизации.

Каждый кадр должен иметь зарезервированные последовательности битов или символов, отмечающие его начало и конец.

Существует два альтернативных метода организации синхронной связи: символьно- или байт-ориентированный, и бит-ориентированный. Различие между ними заключается в том, как определяются начало и конец кадра. При бит-ориентированном методе получатель может определить окончание кадра с точностью до отдельного бита, а при байт-ориентированном методе с точностью до байта (символа).

Кроме высокоскоростной передачи данных собственно по физическим каналам синхронный режим часто применяется и для передачи по интерфейсу DTE - DCE. В этом случае для синхронизации используются дополнительные интерфейсные цепи, по которым передается сигнал тактовой частоты от отправителя к получателю.

По интеллектуальным возможностям можно выделить модемы:

без системы управления;

поддерживающие набор АТ-команд;

с поддержкой команд V.25bis;

с фирменной системой команд;

поддерживающие протоколы сетевого управления.

Большинство современных модемов наделено широким спектром интеллектуальных возможностей. Стандартом де-факто стало множество АТ-команд, разработанных в свое время фирмой Hayes и позволяющее пользователю или прикладному процессу полностью управлять характеристиками модема и параметрами связи. По этой причине модемы, поддерживающие АТ-команды носят название Hayes-совместимых модемов. Следует заметить, что AT-команды поддерживают не только модемы для КТСОП, но и пакетные радиомодемы, внешние адаптеры ISDN и ряд других модемов с более узкими сферами применения.

Наиболее распространенным набором команд, позволяющим управлять режимами установления соединения и автовызова являются команды рекомендации ITU-T V.25bis.

Специализированные модемы для промышленного применения часто имеют фирменную систему команд, отличную от н