Технические средства информатизации

6. Базовые методы устранения неисправностей, симптомы и выявление неисправностей вычислительной техники

Неисправности СВТ, характерные особенности их проявления и методы восстановления работоспособности Компьютер является технически сложным устройством, поэтому он может перестать работать из-за неисправности какого-либо компонента. Выход комплектующих ПК из строя может быть вызван окислением контактов, попадани­ем пыли (и, следовательно, статического электричества) на микросхемы и разъемы, их перегревом (перегрев также мо­жет быть вызван и плохим охлаждением). Выход из строя может быть следствием скачка напряжения, нестабильности блока питания, а также неправильного заземления. Для предотвращения этого желательно использовать сетевые фильтры и заземление компьютера, хотя, с другой стороны, лучше вообще не заземлять компьютер, чем заземлять его неправильно. Во-первых, заземлять корпус ПК и модем с телефонной линией надо отдельно. Не следует заземлять корпус на отопительную батарею, поскольку на тот же стояк ваши соседи могут заземлять, например, холодильник, сти­ральную машину или перфоратор, — в таком случае, эта «земля» уже станет «фазой» с значительной разностью потен­циалов. Нежелательно заземлять и несколько устройств на одну «землю» одновременно, поэтому не рекомендуется быто­вую технику подключать в один сетевой фильтр с компьюте­ром, а вот монитор, принтер и системный блок лучше за-питать от одного сетевого фильтра. Если в работе компьютера, монитора, периферийных устройств или программного обеспечения возникают незна­чительные проблемы, то, прежде чем предпринимать какие-либо действия, нужно: проверить, подключены ли компьютер и монитор к исправной электрической розетке; убедиться, что компьютер включен и на нем светится ин­дикатор питания; убедиться, что монитор включен и на нем светится инди­катор питания; если экран монитора остается темным — увеличить его яркость и контрастность; нажать и удерживать нажатой любую клавишу — если система издает звуковой сигнал, то клавиатура находится в рабочем состоянии; проверить правильность и надежность всех кабельных подключений; перенастроить компьютер после установки платы расширения или другого компонента, не поддерживающих стандарт Plug and Play; убедиться, что установлены все необходимые драйверы устройств. Например, если к компьютеру подключен принтер, то для его работы необходим драйвер принтера; прежде чем включать компьютер, удалить дискеты из дисководов; при установке на компьютер операционной системы, отличающейся от установленной его изготовителем, следу­ет проверить, поддерживается ли эта система данным компьютером. В таблице 2.1 представлен список общих неполадок СВТ и их решений.

7. Устройства вывода информации на печать: устройство и принципы работы матричных, струйных и лазерных принтеров.

Принтер
Это устройство для вывода информации на бумагу.

Матричные принтеры
Основной узел матричного принтера - печатающая головка - представляет собой обойму, несущую тонкие металлические стержни (иглы), которые размещены в вертикальной плоскости, перпендикулярно бумаге. Головка движется вдоль печатаемой строки, а стержни в нужный момент ударяют по бумаге через красящую ленту. Это и обеспечивает формирование на бумаге символов и других изображений. В дешевых моделях принтеров используется печатающая головка с 9 стержнями. Качество печати у таких принтеров посредственное. Более качественная и быстрая печать обес-печивается принтерами с 24 печатающими иглами (24-точечными принтерами). Бывают принтеры и с 48 иглами, они обеспечивают еще более качественную печать. Скорость печати точечно-матричных принтеров -от 10 до 60 секунд на страницу. С эксплуатационной точки зрения матричные принтеры отличаются нетребовательностью к качеству бумаги и возможностью сразу получить несколько копий документа (прокладывая копировальную бумагу). Но вместе с тем у них наибольший уровень шума. Особенность современного принтера - возможность поддержки многих шрифтов. Часть шрифтов "прошита" в памяти принтера и задается нажатием клавиш на его панели. Еще больше шрифтов являются "загружаемыми", т.е. задаются программой, которая обращается к устройствам печати. Следует учесть, что при печати "собственными" шрифтами принтер обычно работает быстрее, так как комбинации ударов игл выбираются из знакогенератора принтера; загружаемые шрифты требуют дополнительного времени на загрузку до начала печати соответствующей программы - знакогенератора; самая медленная печать осуществляется в графическом режиме, который требует постоянной пересылки в принтер информации о текущем режиме работы каждой иглы. Графический режим с по-явлением системы Windows стал очень распространенным; он не включает предварительной пересылки шрифтов память принтера.

Качество печати текста определяется не только шрифтом и классом принтера, и числом точек, из которых формируется символ. Наиболее быстрый режим минимально возможным числом точек и весьма невысоким качеством печати режим черновой печати

Струйные принтеры
В этих принтерах изображение формируется микрокаплями специальных чернил, выбрасы-ваемых на бумагу через миниатюрные сопла. Этот способ печати обеспечивает более высокое качество печати по сравнению с матричными принтерами, в том числе позволяет проще реализовать цветную печать. Струйные принтеры практически бесшумны. Однако они дороже матричных и требуют более тщательного ухода и обслуживания, более требовательны к качеству бумаги. Скорость печати струйных принтеров приблизительно такая же, как у матричных, - от 10до 60 секунд на страницу.

Лазерные принтеры
Лазерные принтеры обеспечивают в настоящее время наилучшее (близкое к типографскому) качество печати. В этих принтерах для печати используется принцип ксерографии: изображение сна-чала формируется на специальном барабане в виде совокупности электрических зарядов. К заряженным точкам поверхности барабана прилипает тонкодисперсный краситель, и изображение становится видимым. Затем оно оттиском переносится на бумагу и закрепляется на ней мощным, но кратковременным прогревом.

Электрический рельеф на печатающем барабане формируется с помощью лазера, луч которого модулируется по командам из компьютера.

Разрешающая способность лазерных принтеров- от 300 точек на дюйм (то есть размер точки -0,08 мм) до 600 и более точек на дюйм. Скорость печати лазерных принтеров - от 5 до 15 секунд на страницу при выводе текстов. Страницы с рисунками могут выводиться значительно дольше: на вывод больших рисунков может потребоваться несколько минут. Лазерные принтеры значительно пре-восходят обсуждавшиеся выше по скорости работы. Лазерные принтеры - рекордсмены по части количества воспроизводимых шрифтов и качеству рисунков благодаря высочайшей разрешающей способности. Существуют как черно-белые, так и цветные лазерные принтеры. Лазерный принтер работает почти бесшумно. Единственный, но, увы, очень важный параметр, по которому они Существенно уступают принтерам ранее описанных типов - стоимость; далеко не всякий может себе позволить приобрести принтер, по стоимости превосходящий точечно-матричный аналог в несколько раз.

8. Основные конструктивные элементы средств вычислительной техники: структурная схема ЭВМ.

Первое поколение ЭВМ (1948–1958) создавалось на основе вакуумных электроламп, машина управлялась с пульта и перфокарт с использованием машинных кодов. Эти ЭВМ размещались в нескольких больших металлических шкафах, занимавших целые залы.

Элементной базой машин этого поколения были электронные лампы – диоды и триоды. Машины предназначались для решения сравнительно несложных научно-технических задач. К этому поколению ЭВМ можно отнести: МЭСМ, БЭСМ-1, М-1, М-2, М-З, «Стрела», Минск-1, Урал-1, Урал-2, Урал-3, М-20, «Сетунь», БЭСМ-2, «Раздан» (рис. 2.1).

ЭВМ первого поколения были значительных размеров, потребляли большую мощность, имели невысокую надежность работы и слабое программное обеспечение. Быстродействие их не превышало 2–3 тысячи операций в секунду, емкость оперативной памяти – 2 кб или 2048 машинных слов (1 кб = 1024) длиной 48 двоичных знаков.

Второе поколение ЭВМ (1959–1967) появилось в 60-е гг. ХХ века. Элементы ЭВМ выполнялись на основе полупроводниковых транзисторов (рис. 2.2, 2.3). Эти машины обрабатывали информацию под управлением программ на языке Ассемблер. Ввод данных и программ осуществлялся с перфокарт и перфолент.

^а

^б

^в

Рис. 2.1. ЭВМ первого поколения: а – МЭСМ; б – БЭСМ-1; в – «Стрела»

Элементной базой машин этого поколения были полупроводниковые приборы. Машины предназначались для решения различных трудоемких научно-технических задач, а также для управления технологическими процессами в производстве. Появление полупроводниковых элементов в электронных схемах существенно увеличило емкость оперативной памяти, надежность и быстродействие ЭВМ. Уменьшились размеры, масса и потребляемая мощность. С появлением машин второго поколения значительно расширилась сфера использования электронной вычислительной техники, главным образом за счет развития ПО.

Рис. 2.2. ЭВМ второго поколения «Наири»

Рис. 2.3. ЭВМ второго поколения МИР-2

Третье поколение ЭВМ (1968–1973). Элементная база ЭВМ – малые интегральные схемы (МИС), содержавшие на одной пластинке сотни или тысячи транзисторов. Управление работой этих машин происходило с алфавитно-цифровых терминалов. Для управления использовались языки высокого уровня и Ассемблер. Данные и программы вводились как с терминала, так и с перфокарт и перфолент. Машины предназначались для широкого использования в различных областях науки и техники (проведение расчетов, управление производством, подвижными объектами и др.). Благодаря интегральным схемам удалось существенно улучшить технико-эксплуатационные характеристики ЭВМ и резко снизить цены на аппаратное обеспечение. Например, машины третьего поколения по сравнению с машинами второго поколения имеют больший объем оперативной памяти, увеличенное быстродействие, повышенную надежность, а потребляемая мощность, занимаемая площадь и масса уменьшились.

Четвертое поколение ЭВМ (1974–1982). Элементная база ЭВМ – большие интегральные схемы (БИС). Наиболее яркие представители четвертого поколения ЭВМ – персональные компьютеры (ПК). Связь с пользователем осуществлялась посредством цветного графического дисплея с применением языков высокого уровня.

Машины предназначались для резкого повышения производительности труда в науке, производстве, управлении, здравоохранении, обслуживании и быту. Высокая степень интеграции способствовала увеличению плотности компоновки электронной аппаратуры, повышению ее надежности, что привело к увеличению быстродействия ЭВМ и снижению ее стоимости. Все это оказывает существенное воздействие на логическую структуру (архитектуру) ЭВМ и на ее ПО. Более тесной становится связь структуры машины и ее программного обеспечения, особенно операционной системы (ОС) (или монитора) – набора программ, которые организуют непрерывную работу машины без вмешательства человека (рис. 2.4).

Рис. 2.4. ЭВМ четвертого поколения СМ-1420

Пятое поколение ЭВМ (1990 – настоящее время) создано на основе сверхбольших интегральных схем (СБИС), которые отличаются колоссальной плотностью размещения логических элементов на кристалле.

В соответствии с [5] основную концепцию ЭВМ пятого поколения можно сформулировать следующим образом:

– компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы;

– компьютеры с многими сотнями параллельно работающих процессоров, позволяющих строить системы обработки данных и знаний, эффективные сетевые компьютерные системы.

Предполагалось, что к 1991 г. будут созданы принципиально новые компьютеры, ориентированные на решение задач искусственного интеллекта, т. е. для компьютеров пятого поколения не пришлось бы писать программ, а достаточно было бы объяснить на "почти естественном" языке, что от них требуется.

В работе [6] проект пятого поколения ЭВМ, опубликованный в начале 80-х гг. ХХ столетия в Японии, рассмотрен более подробно.

Основная идея этого проекта – сделать общение конечного пользователя с компьютером максимально простым, подобным общению с любым бытовым прибором. Для решения поставленной задачи предлагались следующие направления (рис. 2.5):

– разработка простого интерфейса, позволяющего конечному пользователю вести диалог с компьютером для решения своих задач. Подоб­ный интерфейс может быть организован двумя способами: естественно-языковым и графическим. Поддержка естественно-языкового диалога – очень сложная и не решенная пока задача. Реальным является создание графического интерфейса, что и сделано в ряде программных продуктов, например, в ОС Windows’xx. Однако разработка доступных интерфейсов решает проблему только наполовину – позволяет конечному пользователю обращаться к заранее спроектированному программному обеспечению, не принимая участия в его разработке;

– привлечение конечного пользователя к проектированию программных продуктов. Это направление позволило бы включить заказчика непосредственно в процесс создания программ, что в конечном итоге сократило бы время разработки программных продуктов и, возможно, повысило бы их качество. Подобная технология предполагает два этапа проектирования программных продуктов:

● программистом создается «пустая» универсальная программная оболочка, способная наполняться конкретными знаниями и с их использованием решать практические задачи. Например, эту оболочку можно было бы заполнить правилами составления квартальных и иных балансов предприятий, и тогда она могла бы решать задачи бухгалтерского учета;

● конечный пользователь заполняет созданную программистом программную оболочку, вводя в нее знания, носителем которых (в некоторой предметной области) он является. После этого программный продукт готов к эксплуатации (рис. 2.5).

а Программист

б Заказчик

Рис. 2.5. Два этапа технологии подготовки прикладных задач к решению на компьютере, предлагаемые в проекте ЭВМ пятого поколения: а – программист создает пустую программную оболочку;
б – заказчик (конечный пользователь) наполняет оболочку знаниями

Наполненная знаниями конечного пользователя программная оболочка готова к решению тех прикладных задач, правила решения которых внес в нее конечный пользователь. Таким образом, начинается эксплуатация программного продукта.

Предлагаемая технология имеет много серьезных проблем, связанных с представлением и манипулированием знаниями. Тем не менее с ней связывают прорыв в области проектирования прикладных программных продуктов.

Шестое и последующие поколения ЭВМ. Электронные и оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом, нейронной структурой, с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

Деление ЭВМ по временным периодам и номерам поколений, как уже упоминалось, – достаточно условное. Ряд авторов вводят понятие нулевого поколения и существенно иные временные интервалы для поколений.

В табл. 2.1 показана эволюция технологий использования компьютерных систем.

9. Накопители на магнитных и оптических носителях: устройство и принципы работы.

Накопители на магнитных и оптических носителях.

Назовем причины необходимости наличия внешней памяти у компьютера.

1. Сохранение информации для последующего использования или для передачи другим людям имело огромное значение для развития цивилизации. До появления ЭВМ человек использовал для этой цели книги, фотографии, магнитофонные записи, кинопленку и т.д. К концу XX века потоки информации значительно возросли и появление ЭВМ способствовало разработке и применению носителей информации обеспечивающих возможность ее долговременного хранения в компактной форме.

2. Оперативная память ЭВМ обладает рядом недостатков, связанных с технологией ее изготовления. Даже сегодня, в XXI веке она не обладает достаточно большим объемом и не вмещает громадных объемов информации. Кроме того, содержимое ОЗУ все еще теряется при выключении компьютера. Поэтому наличие в компьютерной системе еще одного вида памяти - внешней, позволило устранить эти недостатки. Основной функцией внешней памяти является способность долговременно хранить информацию. Кроме этого внешняя память имеет большой объем и дешевле оперативной. И еще, носители внешней памяти обеспечивают перенос информации с одного компьютера на другой, что важно в ситуации, когда отсутствуют компьютерные сети.

Таким образом внешняя (долговременная) память- это место длительного хранения данных (программ, результатов расчетов, текстов и т.д.), не используемых в данный момент в оперативной памяти компьютера. Внешняя память, в отличие от оперативной, является энергонезависимой, но не имеет прямой связи с процессором.

Носители внешней памяти, кроме того, обеспечивают транспортировку данных в тех случаях, когда компьютеры не объединены в сети (локальные или глобальные).

Для работы с внешней памятью необходимо наличие накопителя (устройства, обеспечивающего запись и (или) считывание информации) и устройства хранения - носителя.

Основные виды накопителей:

• накопители на гибких магнитных дисках (НГМД);

• накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД);

• накопители CD-ROM, CD-RW, DVD. Им соответствуют основные виды носителей:

• гибкие магнитные диски (Floppy Disk);

• жесткие магнитные диски (Hard Disk):

• диски CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD. Основные характеристики накопителей и носителей:

• информационная емкость;

•скорость обмена информацией;

• надежность хранения информации;

• стоимость.