Виды информационных сетей и их топология

–PAGE_BREAK–Топологии компьютерных сетей.
Узел сети представляет собой компьютер, либо коммутирующее устройство сети.

Ветвь сети — это путь, соединяющий два смежных узла.

Узлы сети бывают трёх типов:

·   оконечный узел — расположен в конце только одной ветви;

·   промежуточный узел — расположен на концах более чем одной ветви;

·   смежный узел — такие узлы соединены по крайней мере одним путём, не содержащим никаких других узлов.

Способ соединения компьютеров в сеть называется её топологией.

Наиболее распространенные виды топологий сетей:

Линейная сеть:

Содержит только два оконечных узла, любое число промежуточных узлов и имеет только один путь между любыми двумя узлами.

Кольцевая сеть:

Сеть, в которой к каждому узлу присоединены две и только две ветви.

Звездообразная сеть:

Сеть, в которой имеется только один промежуточный узел.

Общая шина:

В этом случае подключение и обмен данными производится через общий канал связи, называемый общей шиной.

Древовидная сеть:

Сеть, которая содержит более двух оконечных узлов и по крайней мере два промежуточных узла, и в которой между двумя узлами имеется только один путь.

Ячеистая сеть:

Сеть, которая содержит по крайней мере два узла, имеющих два или более пути между ними.

Полносвязная сеть: Сеть, в которой имеется ветвь между любыми двумя узлами.
№ 2. Периферийные устройства персонального компьютера.
Периферийные устройства персонального компьютера подключаются к его интер­фейсам и предназначены для выполнения вспомогательных операций. Благодаря им компьютерная система приобретает гибкость и универсальность.

По назначению периферийные устройства можно подразделить на:

•   устройства ввода данных;

•   устройства вывода данных;

•   устройства хранения данных;

•   устройства обмена данными.
§         Устройства ввода знаковых данных.

Специальные клавиатуры. Клавиатура является основным устройством ввода дан­ных. Специальные клавиатуры предназначены для повышения эффективности процесса ввода данных. Это достигается путем изменения формы клавиатуры, рас­кладки ее клавиш или метода подключения к системному блоку.

Клавиатуры, имеющие специальную форму, рассчитанную с учетом требований эргоножики, называют эргономичными клавиатурами. Их целесообразно приме-. нять на рабочих местах, предназначенных для ввода большого количества знако­вой информации. Эргономичные клавиатуры не только повышают производитель­ность наборщика и снижают общее утомление в течение рабочего дня, но и снижают вероятность и степень развития ряда заболеваний, например туннельного синдрома кистей рук и остеохондроза верхних отделов позвоночника.

Раскладка клавиш стандартных клавиатур далека от оптимальной. Она сохрани­лась со времен ранних образцов механических пишущих машин. В настоящее время существует техническая возможность изготовления клавиатур с оптимизирован­ной раскладкой и существуют образцы таких устройств (в частности, к ним отно­сится клавиатура Дворака). Однако практическое внедрение клавиатур с нестан­дартной раскладкой находится под вопросом в связи с тем, что работе с ними надо учиться специально. На практике подобными клавиатурами оснащают только спе­циализированные рабочие места.

По методу подключения к системному блоку различают проводные и беспроводные клавиатуры. Передача информации в беспроводных системах осуществляется инфра­красным лучом. Обычный радиус действия таких клавиатур составляет несколько метров. Источником сигнала является клавиатура.

Устройства командного управления

Специальные манипуляторы. Кроме обычной мыши существуют и другие типы манипуляторов, например: трекболы, пенмаусы, инфракрасные мыши.

Трекбол в отличие от мыши устанавливается стационарно, и его шарик приводится, в движение ладонью руки. Преимущество трекбола состоит в том, что он не нуж­дается в гладкой рабочей поверхности, поэтому трекболы нашли широкое приме­нение в портативных персональных компьютерах.

Пенмаус представляет собой аналог шариковой авторучки, на конце которой вме­сто пишущего узла установлен узел, регистрирующий величину перемещения.

Инфракрасная мышь отличается от обычной наличием устройства беспроводнодной связи с системным блоком.

Для компьютерных игр и в некоторых специализированных имитаторах применяют также манипуляторы рычажно-нажимного типа (джойстики) и аналогичные им джойпады, геймпады и штурвально -педальные устройства. Устройства этого типа подключаются к специальному порту, имеющемуся на звуковой карте, или к порту USB.

Устройства ввода графических данных.

Для ввода графической информации используют сканеры, графические планшеты (дигитайзеры) и цифровые фотокамеры. Интересно отметить, что с помощью ска­неров можно вводить и знаковую информацию. В этом случае исходный материал вводится в графическом виде, после чего обрабатывается специальными программ­ными средствами (программами распознавания образов).

Планшетные сканеры. Планшетные сканеры предназначены для ввода графичес­кой информации с прозрачного или непрозрачного листового материала. Прин­цип действия этих устройств состоит в том, что луч света, отраженный от поверх­ности материала (или прошедший сквозь прозрачный материал), фиксируется специальными элементами, называемыми приборами с зарядовой связью (ПЗС). Обычно элементы ДЗС конструктивно оформляют в виде линейки, располагае­мой по ширине исходного материала. Перемещение линейки относительно листа бумаги выполняется механическим протягиванием линейки при неподвижной установке листа или протягиванием листа при неподвижной установке линейки.

Основными потребительскими параметрами планшетных сканеров являются:

•   разрешающая способность;

•   производительность;

•   динамический диапазон;

•   максимальный размер сканируемого материала.

Разрешающая способность планшетного сканера зависит от плотности размеще­ния приборов ПЗС на линейке, а также от точности механического позициониро­вания линейки при сканировании. Типичный показатель для офисного примене­ния: 600-1200 dpi{
dpi —
dots
per
inch— количество точек на дюйм). Для профессионального применения характерны показатели 1200-3000 dpi.

Производительность сканера определяется продолжительностью сканирования листа бумаги стандартного формата и зависит, как от совершенства механической части устройства, так и от типа интерфейса, использованного для сопряжения с компьютером.

Динамический диапазон определяется логарифмом отношения яркости наиболее светлых участков изображения к яркости наиболее темных участков. Типовой показатель для сканеров офисного применения составляет 1,8-2,0, а для сканеров профессионального применения — от 2,5 (для непрозрачных материалов) до 3,5 (для прозрачных материалов).

Ручные сканеры. Принцип действия ручных сканеров в основном соответствует планшетным. Разница заключается в том, что протягивание линейки ПЗС в дан­ном случае выполняется вручную. Равномерность и точность сканирования при этом обеспечиваются неудовлетворительно, и разрешающая способность ручного сканера составляет 150-300 dpi.

Барабанные сканеры. В сканерах этого типа исходный материал закрепляется на цилиндрической поверхности барабана, вращающегося с высокой скоростью. Уст­ройства этого типа обеспечивают наивысшее разрешение (2400-5000 dpi) благо­даря применению не ПЗС, а фотоэлектронных умножителей. Их используют для сканирования исходных изображений, имеющих высокое качество, но недостаточ­ные линейные размеры (фотонегативов, слайдов и т. п.)

Сканеры форм. Предназначены для ввода данных со стандартных форм, заполнен­ных механически или вручную. Необходимость в этом возникает при проведении переписей населения, обработке результатов голосований и анализе анкетных данных.

От сканеров форм не требуется высокой точности сканирования, но быстродей­ствие играет повышенную роль и является основным потребительским параметром.

Штрих-сканеры. Эта разновидность ручных сканеров предназначена для ввода данных, закодированных в виде штрих-кода. Такие устройства имеют применение в розничной торговой сети.

Графические планшеты (дигитайзеры). Эти устройства предназначены для ввода художественной графической информации. Существует несколько различных принципов действия графических планшетов, но в основе всех их лежит фиксация перемещения специального пера относительно планшета. Такие устройства удобны для художников и иллюстраторов, поскольку позволяют им создавать экранные изображения привычными приемами, наработанными для традиционных инстру­ментов (карандаш, перо, кисть).

Цифровые фотокамеры. Как и сканеры, эти устройства воспринимают графичес­кие данные с помощью приборов с зарядовой связью, объединенных в прямоуголь­ную матрицу. Основным параметром цифровых фотоаппаратов является разре­шающая способность, которая напрямую связана с количеством ячеек ПЗС в матрице. Наилучшие потребительские модели в настоящее время имеют более 3 млн. ячеек ПЗС и, соответственно, обеспечивают разрешение изображения 1920×1600 точек и более. У профессиональных моделей эти параметры еще выше.
§         Устройства вывода данных

В качестве устройств вывода данных, дополнительных к монитору, используют печатающие устройства (принтеры), позволяющие получать копии документов на бумаге или прозрачном носителе. По принципу действия различают матричные, лазерные, светодиодные и струйные принтеры.

Матричные принтеры. Это простейшие печатающие устройства. Данные выводятся на бумагу в виде оттиска, образующегося при ударе цилиндрических стержней («иголок*) через красящую ленту. Качество печати матричных принтеров напря­мую зависит от количества иголок в печатающей головке. Наибольшее распрост­ранение имеют 9-игольчатые и 24-иголъчатые матричные принтеры. Последние позволяют получать оттиски документов, не уступающие по качеству докумен­там, исполненным на пишущей машинке.

Производительность работы матричных принтеров оценивают по количеству печа­таемых знаков в секунду (
cps— characters
per
second). Обычными режимами работы матричных принтеров являются: draft ~ режим черновой печати, normal ~ режим обычной печати и режим NLQ (
Near
Letter
Quality), который обеспечивает каче­ство печати, близкое к качеству пишущей машинки.

Лазерные принтеры. Лазерные принтеры обеспечивают высокое качество печати, не уступающее, а во многих случаях и превосходящее полиграфическое. Они отли­чаются также высокой скоростью печати, которая измеряется в страницах в минуту (ррт — page
perminnte). Как и в матричных принтерах, итоговое изображение фор­мируется из отдельных точек.

Принцип действия лазерных принтеров следующий:

•   в соответствии с поступающими данными лазерная головка испускает свето­вые импульсы, которые отражаются от зеркала и попадают на поверхность све­точувствительного барабана;

•   горизонтальная развертка изображения выполняется вращением зеркала;

•  участки поверхности светочувствительного барабана, получившие световой импульс, приобретают статический заряд;

•   барабан при вращении проходит через контейнер, наполненный красящим соста­вом (тонером)! и тонер закрепляется на участках, имеющих статический заряд;

•   при дальнейшем вращении барабана происходит контакт его поверхности с бумажным листом, в результате чего происходит перенос тонера на бумагу;

•   лист бумаги с нанесенным на него тонером протягивается через нагреватель­ный элемент, в результате чего частицы тонера спекаются и закрепляются на бумаге.

К основным параметрам лазерных принтеров относятся:

•  разрешающая способность, dpi (
dots
per
inch ~ точек на дюйм);

•   производительность (страниц в минуту);

•  формат используемой бумаги;

•   объем собственной оперативной памяти.

При выборе лазерного принтера необходимо также учитывать параметр стоимости оттиска, то есть стоимость расходных материалов для получения одного печатного листа стандартного формата А4. К расходным материалам относится тонер и бара­бан, который после печати определенного количества оттисков утрачивает свои свойства. В качестве единицы измерения используют цент на страницу (имеются в виду центы США). В настоящее время теоретический предел по этому показателю составляет порядка 1,0-1,5. На практике лазерные принтеры массового примене­ния обеспечивают значения от 2,0 до 6,0.

Основное преимущество лазерных принтеров заключается в возможности полу­чения высококачественных отпечатков. Модели среднего класса обеспечивают разрешение печати 600 dpi, полупрофессиональные модели — 1200 dpi, професси­ональные модели — 1800 dpi.

Светодиодные принтеры. Принцип действия светодиодных принтеров похож на принцип действия лазерных принтеров. Разница заключается в том, что источни­ком света является не лазерная головка, а линейка светодиодов. Поскольку эта линейка расположена по всей ширине печатаемой страницы, отпадает необходи­мость в механизме формирования горизонтальной развертки и вся конструкция получается проще, надежнее и дешевле. Типичная величина разрешения печати для светодиодных принтеров составляет порядка 600 dpi, а стоимость оттиска близка к оптимальной — порядка 1,5 цента за страницу.

Струйные принтеры. В струйных печатающих устройствах изображение форми­руется из пятен, образующихся при попадании капель красителя на бумагу- Выброс микрокапель красителя происходит под давлением, которое развивается в печа­тающей головке за счет парообразования. В некоторых моделях капля выбрасыва­ется щелчком в результате пьезоэлектрического эффекта — этот метод позволяет обеспечить более стабильную форму капли, близкую к сферической.

Качество печати изображения во многом зависит от формы капли и ее размера, а также от характера впитывания жидкого красителя поверхностью бумаги. В этих условиях особую роль играют вязкостные свойства красителя и свойства бумаги.

К положительным свойствам струйных печатающих устройств следует отнести относительно небольшое количество движущихся механических частей и, соот­ветственно, простоту и надежность механической части устройства и его относи­тельно низкую стоимость. Основным недостатком, по сравнению с лазерными принтерами, является нестабильность получаемого разрешения, что ограничивает возможность их применения в черно-белой полутоновой печати.

В то же время, сегодня струйные принтеры нашли очень широкое применение в цветной печати. Благодаря простоте конструкции они намного превосходят цвет­ные лазерные принтеры по показателю качество/цена. При разрешении выше 600 dpi они позволяют получать цветные оттиски, превосходящие по качеству цвет­ные отпечатки, получаемые фотохимическими методами. При выборе струйного принтера следует обязательно иметь виду параметр сто­имости печати одного оттиска. При том, что цена струйных печатающих устройств заметно ниже, чем лазерных, стоимость печати одного оттиска на них может быть в десятки раз выше из – за необходимости в специальной бумаге.
§          Устройства хранения данных.
Накопители можно подразделить на накопители на магнитной ленте идисковые накопители.

Накопители на магнитной ленте бывают двух видов: накопители на бобинной магнитной ленте (НБМЛ) и накопители на кассетной магнитной ленте (НКМЛ – стриммеры).

Накопители на магнитной ленте.

Накопители на магнитной ленте были первыми внешними запоминающимися устройствами вычислительных машин.  В универсальных ЭВМ широко использовались и используются накопители на бобинной магнитной ленте, а в персональных ЭВМ – накопители на кассетной магнитной ленте.

Кассеты с магнитной лентой  (картриджи) весьма разнообразны: они отличаются как шириной применяемой магнитной ленты, так и конструкцией.

Лентопротяжные механизмы для картриджей носят название стриммеров – это инерционные механизмы, требующие после каждой остановки ленты ее небольшой перемотки назад (перепозиционирования). Это перепозиционирование увеличивает и без того большое время доступа к информации на ленте, поэтому стриммеры нашли применение в персональных компьютерах лишь для резервного копирования и архивирования информации с жестких дисков.

Диски. Накопители на дисках.

Диски относятся к машинным носителям информации с прямым доступом. Понятие прямой доступ означает, что компьютер может «обратиться» к дорожке, на которой начинается участок с искомой информацией или куда нужно записать новую информацию, непосредственно, где бы не находилась головка записи/чтения накопителя.

Накопители на дисках более разнообразны:

§                    Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), иначе, на дискетах;

§                    Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) типа «винчестер»;

§                    Накопители на сменных жестких магнитных дисках;

§                    Накопители на сверхвысокой плотности записи;

§                    Накопители на оптических компакт-дисках CD-ROM;

§                    Накопители на магнитооптических дисках.

Магнитные диски.

Магнитные диски (МД) относятся к магнитным машинным носителям информации. В качестве запоминающей среды у них используются магнитные материалы со специальными свойствами, позволяющими фиксировать два магнитных состояния — два направления намагниченности. Каждому из этих состояний ставятся в соответствие двоичные цифры: 0 и 1. Накопители на МД являются наиболее распространенными внешними запоминающими устройствами в компьютере. Диски бывают жесткими и гибкими, сменными и встроенными в компьютер. Устройство для чтения и записи информации на магнитном диске называется дисководом. Данные на дисках хранятся в файлах, которые обычно отождествляют с участком памяти на этих носителях информации.

На гибком магнитном диске (ГМД) (дискете) магнитный слой наносится на гибкую основу. Каждую новую дискету в начале работы с ней следует отформатировать. Форматирование дискеты – это создание структуры записи информации на ее поверхности: разметка дорожек, секторов, записи маркеров и другой служебной информации.

В качестве накопителей на жестких магнитных дисках (НЖМД) широкое распространение в компьютере получили накопители типа «винчестер». Термин «винчестер» возник из жаргонного названия первой модели жесткого диска емкостью 16 Кбайт, имевшего 30 дорожек по 30 секторов. Что случайно совпало с калибром «30/30» известного охотничьего ружья «винчестер». В этих накопителях один или несколько жестких дисков, изготовленных из сплавов алюминия или из керамики и покрытых ферролаком, вместе с блоком магнитных головок считывания/записи помещены в герметически закрытый корпус. Емкость этих накопителей благодаря чрезвычайно плотной записи, получаемой в таких несъемных конструкциях, достигает нескольких тысяч мегабайт; быстродействие их значительно более высокое, нежели у накопителей на гибких магнитных дисках.

Накопители на оптических дисках.

В последние годы все большее распространение получают накопители на оптических дисках (НОД). Благодаря маленьким размерам, большой емкости и надежности эти накопители становятся все более популярными.

Виды накопителей на оптических дисках:

Ø                 Неперезаписываемые лазерно-оптические диски обычно называют  компакт дисками ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) – CompactDiskCD-ROM. Эти диски поставляются фирмой-изготовителем с уже записанной на них информацией. Запись информации на них возможна только вне компьютера, в лабораторных условиях, лазерным лучом большой мощности, который оставляет на активном слое CD след – дорожку с микроскопическими впадинами. Таким образом создается первичный «мастер-диск». Процесс массового тиражирования CD-ROM по «мастер-диску» выполняется путем литья под давлением.

Ø                 Перезаписываемые лазерно-оптические диски с однократной (CD-R) и многократной (CD-Е) записью. На этих CD лазерный луч непосредственно в дисководе компьютера при записи прожигает микроскопические углубления на поверхности диска под защитным слоем; чтение записи выполняется лазерным лучом так же, как у CD-ROM.

Ø                 Перезаписываемые магнитооптические диски (СС-Е) используют лазерный луч для местного разогрева поверхности диска при записи информации магнитной головкой. Считывание информации выполняется лазерным лучом меньшей мощности.

Ø                 Магнитооптические диски с однократной записью (CCWORM) аналогичны обычным магнитооптическим накопителям с той разницей, что в них на контрольные дорожки дисков наносятся специальные метки, предотвращающие стирание и повторную запись на диск.
§           устройства обмена данными.    продолжение
–PAGE_BREAK–