Лекции по ПУ2 (780326), страница 3
Текст из файла (страница 3)
2) считывания и передачи информации из ВЗУ в оперативную память или передачи информации из памяти в ВЗУ и записи ее на носитель.
Соответственно быстродействие ВЗУ определяется двумя показателями: временем доступа и скоростью передачи информации. Различают среднее и максимальное время доступа.
В связи с определенными техническими особенностями магнитных носителей информации, на них нельзя записать и с них нельзя считать отдельный байт. Запись и считывание информации могут производиться только группами байт строго определенного размера - блоками.
Внешние ЗУ делятся на устройства с прямым и последовательным доступом. В устройствах с прямым доступом, к которым относятся магнитные диски и барабаны, время доступа мало зависит от положения носителя относительно головки в момент обращения к ВЗУ, что достигается циклическим движением носителя с большой скоростью относительно головки.
В устройствах с последовательным доступом (ВЗУ на магнитных лентах) для поиска нужного участка носителя требуется последовательный просмотр записанной на носителе информации, для чего может потребоваться несколько минут.
К важным характеристикам ВЗУ также относятся достоверность функционирования и относительная стоимость устройства.
Обычно достоверность работы ВЗУ оценивается числом правильно воспроизводимых в режиме записи-считывания двоичных знаков на один ошибочный знак. Относительная стоимость ВЗУ определяется как отношение стоимости устройства к его емкости.
Плотность записи информации Основные характеристики ВЗУ прямо зависят от плотности записи информации на носитель.
Поверхностная плотность записи информации является произведением продольной плотности записи на поперечную плотность записи.
Продольная плотность записи равна числу бит, записываемых на единицу длины дорожки (бит/мм, бит/см или бит/дюйм). Поперечная плотность записи равна числу дорожек, приходящихся на единицу длины в направлении, перпендикулярном движению носителя (дорожек/мм, дорожек/см или дорожек/дюйм). Поверхностная плотность записи, таким образом, измеряется числом бит на квадратный миллиметр, квадратный сантиметр или квадратный дюйм.
Допустимая продольная плотность записи зависит от характеристик магнитного носителя, зазора между носителем и головкой, конструкции головки, способа записи информации и других факторов.
Увеличения поперечной плотности записи можно достигнуть уменьшением ширины дорожки и расстояния между центрами дорожек. Минимальная ширина дорожки ограничена технологическими трудностями изготовления головок. При уменьшении расстояния между центрами дорожек увеличиваются перекрестные электромагнитные наводки в головках. Наибольшую плотность удается получить при контактной записи, когда магнитный носитель непосредственно соприкасается с головкой. Такой способ работы применяется только в устройствах с магнитными лентами и гибкими дисками, так как трение между магнитным носителем и головкой, вызывая их износ, ограничивает допустимую скорость движения носителя относительно головки.
Скорость перемещения носителя влияет на такие важные характеристики ВЗУ, как время доступа и скорость передачи информации. С увеличением этой скорости время доступа уменьшается, а скорость передачи информации увеличивается. В устройствах на жестких дисках для увеличения линейной скорости движения носителя применяется бесконтактная запись. Для обеспечения высокой плотности записи зазор между головками и поверхностью диска должен быть минимальным, однако этому препятствуют механические неточности изготовления дисков и температурные деформации. Для уменьшения зазора используются различные аэродинамические эффекты, создающие между головками и диском воздушную подушку толщиной в несколько микрометров.
МЕТОДЫ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ НА МАГНИТНЫЙ НОСИТЕЛЬ
Характеристики методов записи:
1) относительная плотность записи;
2) помехоустойчивость метода;
3) способ синхронизации (с самосинхронизацией или с внешней синхронизацией);
4) наличие или отсутствие потребности в стирании ранее записанной информации перед записью новой информации.
Все реально используемые методы записи имеют два общих свойства:
1) используются потенциальные сигналы, поступающие на головку записи;
2) не требуется предварительного стирания ранее записанной информации.
Метод записи без возврата к нулю с переключением потока по единицам
При записи 1 ток в обмотке записи изменяет направление, и носитель соответственно переходит из состояния насыщения одного знака в состояние насыщения другого знака. При записи 0 направление тока в обмотке и состояние носителя не меняются. При считывании 1 в обмотке головки индуцируются разнополярные импульсы, а при считывании 0 сигнал с дорожки не поступает. Поэтому для распознавания информации при считывании необходимы синхросигналы для каждого такта. Этот метод используется только в устройствах на магнитных лентах: выделяется специальная дорожка, на которую либо записывают синхросигнал, либо разряд контроля по нечетности. В последнем случае в каждом такте хотя бы с одной дорожки поступает сигнал 1, чем достигается самосинхронизация считываемой информации.
Метод записи с фазовой модуляцией
На границе каждого такта записи происходит смена направления тока в записывающей головке. Полярность тока изменяется в одном направлении при записи 0, и в противоположном при записи 1. Кроме того логическая схема тракта записи анализирует значение следующего записываемого двоичного знака: если должен быть записан тот же знак, что и в предыдущем такте, то в середине такта изменяется направление тока записи в головке. При считывании 1 и 0 распознаются по полярности импульса ЭДС в первом полутакте. По сравнению с предыдущим, при использовании этого метода частота изменения тока записи увеличивается в 2 раза, но за счет самосинхронизации и более высокой помехозащищенности он обеспечивает большую плотность записи. Этот устаревший метод использовался при работе с гибкими дисками.
Метод частотной модуляции (FM)
Ток записи изменяет направление на границе каждого такта записи и, кроме того, посередине такта при записи 1. Таким образом, при записи 1 частота переключения тока вдвое больше, чем при записи 0. При считывании 1 соответствует наличие импульса произвольной полярности во втором полутакте, а при считывании 0 - его отсутствие. Этот метод является самосинхронизирующимся. Метод частотной модуляции применялся ранее в некоторых ЗУ на жестких дисках.
Метод записи с модифицированной частотной модуляцией (MFM)
Этот метод обеспечивает самосинхронизацию и более высокую плотность записи, чем описанные ранее методы. Переключение тока в головке при записи 1 всегда происходит в начале такта записи, а при записи 0 - посередине такта, но только в том случае, если следующий записываемый знак также 0. При считывании каждое изменение полярности намагничивания индуцирует в обмотке головки импульс той или иной полярности. Этот импульс соответствует 1, если он совпадает по времени с синхросигналом, и 0 в противном случае.
Метод записи с групповым кодированием (RLL)
Для повышения информационной емкости диска необходимо уменьшить отношение объема записываемой на диск синхронизирующей информации к объему полезной информации. Для методов FM и MFM это соотношение составляет 1:1. В методе записи с групповым кодированием вместо синхроимпульсов используется самосинхронизирующийся код, и отношение объема синхронизирующей информации к полезной составляет 1:4, что позволяет примерно в 1,5 раза увеличить скорость передачи данных и плотность записи информации на диск. Принцип RLL следующий: каждый байт поступающих данных разделяется на два полубайта, а затем полубайты кодируются специальным 5-разрядным кодом, отличающимся тем, что при записи каждой из кодовых комбинаций происходит по крайней мере одна перемена направления магнитного потока. При считывании каждые две 5-разрядные кодовые комбинации переводятся обратно в двоичные полубайты, объединяются и передаются в виде полного байта. От 5-разрядного кода также требуется, чтобы в любой кодовой комбинации было не более двух стоящих рядом 0, и чтобы в любой комбинации 5-разрядных кодов также было не более двух стоящих рядом 0. Из 32 кодовых комбинаций, возможных при 5-разрядном коде, этим условиям удовлетворяет 16. Они и приняты для кодирования по методу RLL.
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ УСТРОЙСТВ ВВОДА-ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ
Устройство ввода позволяет вводить в машину данные и программы. Устройства вывода служат для вывода из ЭВМ результатов обработки данных, в том числе для их регистрации и отображения.
Типы устройств ввода информации:
1) Ручного ввода: клавиатура пульта управления.
2) Полуавтоматического ввода: клавиатура дисплея, ручной манипулятор "мышь", световое перо, сканер, планшет, джойстик, устройство ввода с перфолент, устройство ввода с магнитных носителей.
3) Автоматического ввода: читающие автоматы, речевые анализаторы, устройства ввода с каналов связи, аналого-цифровой преобразователи, телетайпы.
Типы устройств вывода информации:
1) Устройства фиксации на машинных носителях: перфораторы, устройства записи на магнитные носители.
2) Устройства регистрации: знакогенерирующие (АЦПУ) и графические (графопостроители).
3) Устройства наглядного отображения: дисплеи и индикаторы.
4) Устройства передачи: кодирующие устройства, цифро-аналоговые преобразователи, модемы, телетайпы.
ПЕЧАТАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
В зависимости от порядка вывода информации на носитель записи различают посимвольные, построчные и постраничные печатающие устройства.
Посимвольные ПУ выводят информацию на носитель записи последовательно символ за символом, при этом за один цикл печати формируется один знак. Построчные ПУ формируют и выводят за один цикл печати всю строку, а постраничные - всю страницу.
По принципу формирования изображений символов на носителе записи различают литерные и матричные (знакосинтезирующие) ПУ. В литерных ПУ изображение формируется одновременно по всей поверхности символа при однократном воздействии печатающей головки на носитель записи. В матричных ПУ изображение символов формируется из отдельных точек последовательно или последовательно параллельно при многократном воздействии на носитель записи.
В настоящее время знакосинтезирующие ПУ полностью вытеснили литерные, так как они обеспечивают во много раз большую скорость печати, позволяют практически неограниченно расширять номенклатуру используемых шрифтов, могут выводить не только алфавитно-цифровую, но и графическую информацию, многоцветные и полутоновые изображения.
Наиболее широко применяются ПУ, использующие в качестве носителя обычную бумагу, так как это снижает накладные расходы, но в ряде устройств применяют ударочувствительную, электростатическую, электроэрозионную и другие специальные марки бумаги.
По способу регистрации информации различают ПУ ударного и безударного действия. Принцип действия сильно влияет на конструктивные и эксплуатационные характеристики ПУ.
ПУ УДАРНОГО ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ
При ударном принципе действия изображение на бумаге получаются механическим воздействием (ударом) печатающего элемента на бумагу, как правило, через красящую ленту, из которой выдавливается краситель. В некоторых литерных устройствах использовалась прямая печать, при которой краситель наносился непосредственно на поверхность литеры и далее при ударе переносился на бумагу. При использовании ударочувствительной бумаги красящая лента также не требуется.
Разработаны два класса ПУ ударного принципа действия: посимвольные и построчные. Построчные ПУ ударного действия практически не применяются из-за сложности конструкции и высокой стоимости.
В настоящее время наиболее распространены посимвольные ПУ с многоэлементными матричными печатающими головками, которые формируют изображение знака в виде комбинации точек.
Каждый печатающий элемент головки представляет собой тонкий стержень, соединенный с автономным быстродействующим электроприводом (электромагнитным или пьезоэлектрическим). Печатающие элементы располагаются в один или несколько рядов вдоль движения носителя. При перемещении такой головки поперек движения носителя и возбуждении определенных элементов образуются отдельные знаки и вся печатаемая строка.
Достоинства матричных ПУ ударного действия: простота конструкции, низкие накладные расходы, возможность печати на обычную бумагу, возможность многоцветной печати.
Недостатки: высокий уровень шума, низкое качество печати, сильно ограниченная цветовая гамма.
ПУ БЕЗУДАРНОГО ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ
Применяются три класса БПУ - посимвольные, построчные и постраничные. Изображение в БПУ синтезируется из отдельных точек.
В БПУ используется один из следующих способов регистрации: электрографический, феррографический, электростатический, термический и струйный. Достоинством БПУ является низкий уровень шума и высокая скорость печати.
Электрографические БПУ
При электрографическом способе регистрации скрытое электрическое изображение создается на промежуточном носителе записи с фотопроводниковым слоем на поверхности и переносится на бумагу с помощью тонера (мелкодисперсного красящего порошка). Затем изображение закрепляется термическим способом. Для создания скрытого электрического изображения на фотопроводниковый носитель воздействуют электромагнитным излучением, источником которого могут быть лазеры, светодиоды, светоклапанные системы или электронно-лучевые трубки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
