GeoSELECT.ru



Программирование / Реферат: Виртуальная реальность - ее плюсы и минусы (Программирование)

Космонавтика
Уфология
Авиация
Административное право
Арбитражный процесс
Архитектура
Астрология
Астрономия
Аудит
Банковское дело
Безопасность жизнедеятельности
Биология
Биржевое дело
Ботаника
Бухгалтерский учет
Валютные отношения
Ветеринария
Военная кафедра
География
Геодезия
Геология
Геополитика
Государство и право
Гражданское право и процесс
Делопроизводство
Деньги и кредит
Естествознание
Журналистика
Зоология
Инвестиции
Иностранные языки
Информатика
Искусство и культура
Исторические личности
История
Кибернетика
Коммуникации и связь
Компьютеры
Косметология
Криминалистика
Криминология
Криптология
Кулинария
Культурология
Литература
Литература : зарубежная
Литература : русская
Логика
Логистика
Маркетинг
Масс-медиа и реклама
Математика
Международное публичное право
Международное частное право
Международные отношения
Менеджмент
Металлургия
Мифология
Москвоведение
Музыка
Муниципальное право
Налоги
Начертательная геометрия
Оккультизм
Педагогика
Полиграфия
Политология
Право
Предпринимательство
Программирование
Психология
Радиоэлектроника
Религия
Риторика
Сельское хозяйство
Социология
Спорт
Статистика
Страхование
Строительство
Схемотехника
Таможенная система
Теория государства и права
Теория организации
Теплотехника
Технология
Товароведение
Транспорт
Трудовое право
Туризм
Уголовное право и процесс
Управление
Физика
Физкультура
Философия
Финансы
Фотография
Химия
Хозяйственное право
Цифровые устройства
Экологическое право
   

Реферат: Виртуальная реальность - ее плюсы и минусы (Программирование)



С экранов телевизоров, со страниц компьютерной и некомпьютерной прессы
все чаще слышится словосочетание '' виртуальная реальность ''. Что же
скрывается под этим модным сегодня словом ?

В первую очередь имеется в виду трехмерное, объемное изображение (в
отличие от псевдотрехмерной графики на плоскости ) и трехмерный звук.
Однако в полной мере ощутить всю прелесть виртуальной реальности можно
только при наличии таких элементов, как детекторы перемещения, позволяющие
отслеживать изменения положения пользователя в увязке с изображением на
экране монитора и датчики, фиксирующие действия пользователя. До недавнего
времени такие системы можно было увидеть лишь в крупнейших в мире игровых
центрах, а стоимость их превышала все мыслимые значения. Но все меняется в
современном мире компьютерной техники, и в результате постоянного снижения
цен на компьютерное оборудование такие системы становятся доступными и
рядовым пользователям настольных компьютеров. Более того, все чаще
производители и игрового программного обеспечения, и бизнес -приложений
встраивают поддержку виртуальная реальности в свои системы. А с середины
1995 года появилось несколько фирм, специализирующихся на выпуске такого
программного обеспечения.

Системы виртуальной реальности в сочетании с ПК широко используются
сейчас для развлечений. Они представляют собой различные более или менее
сложные устройства, реагирующие на движения пользователя. Если несколько
работающих систем виртуальной реальности соединить, образуется так
называемое общее киберпространство, где пользователи могут встретить друг
друга. Система отслеживания движений головы позволяет вам бросить взгляд в
любую сторону киберпространства. А что в этом пространстве можно делать и
что с вами произойдет - зависит от используемой прикладной программы.
Некоторые высококачественные системы виртуальной реальности используют
специальные манипуляторы, подобные мыши и джойстику, передвижения которого
вверх и вниз интерпретируется датчиками как движение пользователя вперед и
назад. Это устройства дают дополнительную возможность передвижения в
виртуальной реальности. Элитарные системы виртуальной реальности
предлагают также стереоскопические 3D - изображения и стереозвук, а также
возможность общаться с другими пользователями в едином киберпространстве с
помощью встроенных микрофонов. Сегодня лучшие аркадные видеоигры
поддерживают виртуальную реальность, что позволяет игрокам бороться не с
генерируемым программой противником, а друг с другом.

Предметный мир, окружающий нас - трехмерный. Наши глаза воспринимают
объекты под разными углами: два независимых изображения анализируются
мозгом, и в результате их сопоставления формируется образ предмета, его
признаки и глубина изображения. Расстояние между глазами человека обычно
составляет 6-7 см, и когда зрачки сосредотачиваются на предмете, левый и
правый глаз фокусируются в этом направлении. В зависимости от расстояния до
объекта угол обзора изменяется. Наши глаза и мозг анализируют расстояние,
основываясь на различии между изображениями, получаемыми левым и правым
глазом. Это различие называют параллаксом зрения. Именно с помощью этого
эффекта и создаются трехмерные объемные изображения.

Все системы подобного рода в своей основе имеют несколько главных
принципов получения 3D - изображений:



Метод фильтрации цвета.

Эффект 3D достигается за счет того, что синий цвет, наблюдаемый через
красный фильтр той же глубины цветности, невидим, а при просмотре через
синий фильтр кажется черным, таким образом, разместив перед одним глазом
синий, а перед другим красный фильтр, во время просмотра изображения,
закодированного соответствующим образом, за счет светового преломления,
можно создать иллюзию 3D. Такой метод очень неудобен, так как сильно
утомляет глаза и нормальная цветопередача все же не обеспечивается.



Метод параллакса.

Перед одним глазом помещается прозрачный, а перед другим практически
черный фильтр. Эффект 3D проявляется только при наблюдении за движущимися
объектами. В основе создаваемой иллюзии лежит различие во времени
распознавания изображения каждым глазом через черный и прозрачный фильтры.
Для статичных картинок этот метод не подходит.


Метод затвора ( '' Волшебные очки '' ).

Этот принцип состоит в формировании изображения поочередно для левого и
правого глаза. Чтобы в нужный момент картинка попадала только на сетчатку
соответствующего глаза, необходимо каким-то образом синхронизировать
изображения с устройством '' шторки '', закрывающей другой глаз. Для этой
цели используется скоростная LCD - затворная линза, управляемая платой
синхронизации, одна из главных трудностей на этом пути - невысокая частота
вертикальной развертки мониторов. Лишь недавно был достигнут приемлемый
уровень для одинарного изображения, при котором не устают глаза - около 100
Гц. Использование мониторов для 3D - изображения предъявляет особенно
жесткие требования к развертке - от 150 до 300 Гц. Последнему значению
удовлетворяют лишь самые дорогие модели. На таком принципе построены
следующие модели устройств визуализации:

. Очки Cristal Eyes PC (Stereo Graphics corp.)

. Очки 3D Max

. Очки CyberMaxx 3D (VictorMaxx Technologies inc.)

С помощью этих моделей получается довольно отчетливое изображение с
частотой 60 Гц (при частоте развертки монитора 120 Гц). Однако в результате
значительного мигания изображения в таких устройствах глаза довольно
быстро устают. Кроме того, с некоторыми (не самыми плохими) видео картами
правильно настроить очки бывает непросто.



Метод раздельного формирования изображений.

Принцип, на котором построены наиболее известные устройства виртуальная
реальность - шлемы, состоит в построении изображения непосредственно на
цветной LCD - матрице шлема или очков. Для разработчиков и производителей
устройств, использующих такую схему, основная проблема - добиться высокого
разрешения. Если современные мониторы легко работают с разрешением 1024х768
точек, то используемые LCD - матрицы едва достигают эквивалентного
разрешения 200х300 точек. Для сглаживания изображения иногда применяются
фильтры, но, как правило, они только размывают картинку. Кроме того,
высокая стоимость LCD - матриц делает эти устройства более дорогими.
Большое значение для комфортности применения имеет эргономичность
конструкции ВР - шлемов. Возможность регулировать ремни, закрепляющие шлем
на голове и сбалансированность веса самого шлема крайне важны для удобства
при длительном пребывании в киберпространстве.

Примером такой системы ВР, достаточно изощренной и к тому же с
солидным программным обеспечением, может служить шлем VFX - 1,
разработанный американской фирмой Forte Technologies, известный практически
всем по разного рода рекламе. В качестве устройства отображения
использовано бинокулярная оптическая система, ориентированная на стандарт
VGA. Выбор направления взгляда во время игры выполняется поворотом головы в
нужную сторону. Шлем оснащен стерео - наушниками, кроме того, фирма Forte
снабдила его новым устройством управления движениями Cyber Puck, внешне
очень похожем на хоккейную шайбу. Наклоняя Cyber Puck вперед или назад,
игрок перемещается в соответствующем направлении. Чтобы сделать поворот,
устройство нужно наклонить вправо или влево. Предполагается, что его работа
должна быть согласована с работой оптической системы так, чтобы усиливалось
впечатление реального присутствия в игровой среде. Разрешение шлема
составляет 239x230.

Данное устройство выгодно отличается от многих ему подобных по целому
ряду особенностей. Одна из них - наличие специально разработанной
спецификации Access Bus - канала, при помощи которого можно подключить к
компьютеру не только шлем, но и массу других атрибутов виртуальной
реальности, таких как передатчики, датчики изгиба и пр. С помощью этого
канала возможно, используя специальные РС - карты, соединять до 100 ВР-
систем. Скорость передачи данных в канале - 100 Кбит/с.

Основным недостатком шлема VFX1 является невероятно сложное
конфигурирование под те игры, которые он поддерживает, и когда это удается,
результаты оставляют желать лучшего.

Другой пример удачного сочетания довольно высокого качества и разумной
цены - шлем I - glasses фирмы Virtual I/O. Этот шлем способен
воспроизводить объемные цветные трехмерные изображения и стереозвук. У него
существует специальная система слежения: если пользователь поворачивает
голову вправо, влево, вверх, вниз или даже просто наклоняет ее вбок,
изображение '' виртуального мира '' синхронно изменяется.



Шлем имеет два режима: режим '' полного погружения ''
и

'' полупрозрачный '' режим, который позволяет делать изображение
полупрозрачным и работать, глядя сквозь него. Оба эти режима могут
поддерживать разрешение 640х480 точек при 16 цветах и 320х200 при 256.
Дисплеи шлема проецируют изображение таким образом, что у пользователя
создается впечатление, как будто он смотрит на 80-дюймовый экран,
расположенный примерно в трех метрах от него. Этого эффекта удалось
добиться за счет того, что линзы в этой модели находятся на большом
расстоянии от глаз, поэтому при прочих равных условиях значительно
снижается утомляемость и нагрузка на них. Входной сигнал для данного
устройства должен быть в стандарте NTSC, поэтому для подключения к
компьютеру используется конвертор SVGA - NTSC. С другой стороны,
использование этого стандарта позволяет без проблем просматривать
видеофильмы.

Серьезным недостатком этой системы является низкая скорость реакции
системы слежения за перемещение головы. Это происходит за счет низкой
частоты отсчетов перемещения (250 отсчетов в секунду в отличие от VFX1 -
сто отсчетов в секунду), и то, что датчик слежения расположен в задней
части шлема (у VFX1 он расположен в центре шлема).

Большое значение для создания эффектной иллюзии нахождения в виртуальном
пространстве имеет звуковое сопровождение. Современный уровень развития
звукового компьютерного сопровождения позволяет говорить, что все
необходимое для систем виртуальной реальности уже существует. Музыка
формируется с помощью wave-table - синтеза, различные звуковые эффекты,
раньше встречавшиеся только в профессиональной аппаратуре, постепенно
становятся обязательным атрибутом компьютерных звуковых плат. Например,
многие звуковые карты уже используют систему 3D - звука, которая отличается
от обычного стерео - звучания тем, что звук обретает такую характеристику,
как глубина.

В большинстве систем визуализации 3D - изображений предусмотрена
возможность подключения уже имеющейся звуковой карты.



Детекторы перемещения и манипуляторы.


Детекторы перемещения - это устройства, позволяющие отслеживать
изменения положения пользователя и увязывать его с изображением на
мониторе. Кроме того, существуют различные устройства - перчатки и датчики,
- фиксирующие все действия пользователя. Однако эти устройства не получили
широкого распространения из-за довольно высокой цены - от сотен до
нескольких десятков тысяч долларов. Все детекторы нуждаются в значительно
более мощной вычислительной технике, и их применение оправдано только в
случае использования всего комплекса средств 3D.

Манипуляторы бывают двух типов - с тремя или с шестью степенями свободы.
Из устройств, имеющих три степени свободы хотелось бы отметить такие
устройства, как мышь CyberMen 3D и штурвал управления самолетом Flight
Control System.



Безусловно, основным достоинством виртуальной реальности является
возможность создания абсолютно любого мира, в котором можно свободно
перемещаться, общаться и даже получать какие-нибудь ощущения. Уже сейчас
ведутся разработки систем виртуальной реальности для использования в
промышленности. Промышленные системы виртуальной реальности основаны на тех
же компонентах, что применяются и в индустрии развлечений, но с повышенными
требованиями к деталям, скорости и количеству. К тому же они дополнены
такими периферийными устройствами, как сенсорные перчатки, позволяющие как
бы касаться объектов, встречающихся в виртуальном пространстве,
манипулировать ими и брать в руки. Иногда применяются еще и специальные
жилеты, вызывающие ощущения непосредственно в теле пользователя при его
взаимодействии с объектами киберпространства. С помощью довольно сложного
программного обеспечения пользователь может спроектировать новый дом и
затем прогуляться внутри, чтобы убедиться, что все лестницы, мебель и
оборудование на месте и расположены именно так, как ему нравится. Заметив
непорядок, можно прямо здесь, в виртуальном пространстве переставить все по
своему усмотрению. Или, спроектировав новый автомобиль, забраться в
виртуальную кабину, покрутить руль и понажимать на педали, проверяя в деле
свой проект. Сразу же внося усовершенствования в модель, вы достигните
максимального комфорта в будущем автомобиле. К собственному удовольствию
можно будет создать свой мир и не выходя из дома, оказаться на берегу
теплого моря, да не в одиночку, а с сетевым приятелем. Воздействуя на наши
нервные окончания, электрические импульсы способны вызывать определенные
ощущения: снимать или усиливать боль, создавать иллюзию движения, давления
и т. п. Свойства виртуальной реальности в будущем вполне могут быть
использованы для тренировки наших умственных способностей. Совершенные
системы виртуальной реальности смогут благодаря специальным датчикам и
симуляторам, вмонтированным в шлем и костюмы виртуальной реальности,
управлять нашими ощущениями, и эти ощущения, дополнены высокохудожественной
стереоскопической графикой, создадут совершенную иллюзию мира, в который
захочется попасть. Перспективы применения виртуальной реальности
безграничны: например, можно создать увеличенную модель атома, чтобы
посмотреть, как он выглядит в действительности, можно, с помощью
виртуальной реальности делать работу, по каким - либо причинам опасную для
человека - всю работу человек будет выполнять в виртуальной реальности, а
его движения будут дублироваться роботом, который находится в реальных
условиях. Можно привести еще множество примеров применения виртуальной
реальности. Hо все ли идет так гладко, как хотелось бы ?

Во-первых, до сих пор еще не удалось создать дешевую и эффективную
систему для использования виртуальной реальности. Все системы, позволяющие
создать хоть какое то подобие виртуальной реальности, которые включают в
себя сенсорные перчатки или даже целые костюмы для путешествия по
виртуальному миру, стоят слишком дорого. Кроме технических недостатков,
есть и другие факторы, влияющие на распространение систем виртуальной
реальности. Так, до сих пор не ясно, какое влияние оказывают эти системы на
здоровье - в частности, на зрение. Дело в том, что глазные мышцы не
способны длительное время находится в напряжении. Тем не менее, именно это
и происходит во время сеанса виртуальной реальности. В противном случае
глаза быстро устают, глазные мышцы ослабляются, в результате чего
происходит быстрое ухудшение зрения. Однако чаще всего противниками
виртуальной реальности высказываются опасения на счет психического здоровья
при применении систем виртуальной реальности. Дело в том, что человеческая
психика больше всего подвержена влиянию, когда человек на чем то
сосредоточен, что и происходит во время сеанса виртуальной реальности.
Человек, сидящий за новой трехмерной игрушкой, погруженный в экран и
слышащий звуки только своего Sound Blaster'а, является идеальным объектом
для психогенного воздействия. В таком состоянии на человека можно
воздействовать любыми методами - в том числе с помощью световых и звуковых
комбинаций. 10 января 1995 года газета ''USA TODAY''(''США Сегодня'')
опубликовала рекламу Learning Machine, которая представляет из себя
качественный CD-плеер, преобразователь, очки виртуальной реальности с
наушниками и набор лазерных дисков. В тексте рекламы было сказано: ''
Подключите свое сознание к Learning Machine для повышения ментальной
энергии, для программирования вашего сознания на успех и для запуска
фантазий виртуальной реальности ''. Не правда ли, что некоторые слова в
этой рекламе настораживают? Если возможно программирование сознания
человека, то почему нельзя сделать из него зомби - биологического робота? С
одной стороны, такие мысли могут показаться чистой фантастикой, однако
можно на уже существующих примерах сект увидеть, как легко человек
подвергается чужому влиянию. А если принять во внимание то, что через
виртуальную реальность можно воздействовать на человека на много глубже,
чем обычными способами, и то, что виртуальной реальностью больше всего
увлекаются дети и подростки?

В журнале '' Изобретатель и рационализатор '' №11-12 за 1992 год была
опубликована заметка '' Филат двойного действия '' следующего содержания :

'' Врач психиатр из Луганска, совладелец малого предприятия ''Торсидо''
Алексей Качура - один из изобретателей импульсных очков ''Торсидо''. Идея -
принцип раздельного неспецифического воздействия на правое и левое
полушария головного мозга, отвечающие за различные психические функции. В
отличае от оптико-механических очков ('' Изобретатель и рационализатор ''
№7-8 за 1992 г.) в электронных подбор цветовых сочетаний упрощается:
светофильтры заменяются окрашенными цветодиодами, управляемыми с пульта. К
цветовому воздействию добавляется частное (в диапазоне естественных ритмов
головного мозга). Использование электроники увеличивает число побеждаемых
очками заболеваний. Метод может применяться, в частности, для оптимизации
психоэмоциональных состояний, снятия утомления и стрессов, укрепление
половой функции, эффективен также в качестве профилактики. Процедура длится
3 - 7 минут, эффект наступает через 3 - 4 часа, пик - через сутки и
держится 3 - 4 дня. В отличае от медикаментозного лечения очки '' Филат''
не дают побочных эффектов и аллергии. Точность дозировки обеспечивает
фирменный микропроцессор ''Торсидо'', входящий в комплект. ''

С одной стороны, все вроде бы хорошо - почти панацея от всех болезней.
Но, если задуматься, то может прийти мысль - ведь если можно лечить
болезни, то, варьируя цветовую гамму, используя различные виды модуляций,
можно достигнуть обратного эффекта - вызвать стресс, усталость, депрессию,
и все, что угодно. Длительность процедуры будет той же, эффект наступит
через 3 - 4 часа, а окончательно плохо станет уже через сутки, и никто не
узнает, отчего. К тому же, никто не может сказать точно, что может
получится, например, в результате короткого замыкания, повышения напряжения
в сети или зависания системы !

Сегодня компьютеры - уже не просто вычислительные средства. Они могут
предложить нам новый мир, создав иллюзию, причем совершенную, всего, что мы
знаем, касаемся и ощущаем. Волнующие слова ‘’ виртуальная реальность ‘’,
вне всякого сомнения, символизируют появление нового стандарта компьютеров
на рубеже XXI века. Конечная цель ВР - дать нам возможность чувствовать,
видеть, работать и жить внутри мира, являющегося ни чем иным как
совершенной имитацией. Пока что тренажеры для летчиков, возможно, лучший
пример ''серьезного'' применения систем ВР, но это лишь намек на то, что
будут представлять собой системы ВР в будущем.

Мнимая реальность может стать наркотиком XX века. Наркотиком, который
поработит людей быстрее, чем все доныне известные, ведь мир, представленный
виртуальной реальностью, намного привлекательнее того, что в
действительности окружает нас.

Вокруг систем виртуальной реальности предстоит еще много споров. И
необходимо прежде взвесить все '' за '' и '' против '', прежде чем принять
окончательное решение, применять такие системы на практике или нет. А тем
временем люди самых разных возрастов играют в игры с помощью шлемов
виртуальной реальности. Быть может, через несколько лет все общение будет
осуществляться в виртуальном мире, и не надо будет трястись в автобусе,
чтобы съездить к другу в гости - необходимо будет лишь надеть шлем или
костюм и погрузиться в виртуальный мир. И кто знает, хорошо это или плохо.






Реферат на тему: Виртуальный измерительный комплекс
ЦИФРОВОЙ ЗАПОМИНАЮЩИЙ ОСЦИЛЛОГРАФ
ЦЗО_01 НА БАЗЕ ПЭВМ ТИПА IBM PC



1. ВВЕДЕНИЕ

Компьютеры в наше время становятся не только вычислительными средствами,
они превращаются в универсальные виртуальные измерительные приборы.
Устройства на основе персонального компьютера (ПК) – заменят стандартные
измерительные приборы: вольтметры, самописцы, осциллографы, магнитографы,
спектроанализаторы и другие на систему виртуальных приборов. Такая система
будет состоять из компьютера, наличие которого сегодня необходимое условие
высококачественных и быстрых измерений, и одной-двух плат сбора данных
(ПСД), причем программная часть виртуального прибора может эмулировать
переднюю управляющую панель стационарного измерительного устройства. Сама
панель, сформированная на экране дисплея, становится панелью управления
виртуального прибора. В отличие от реальной панели управления стационарного
прибора такая виртуальная панель может быть многократно реконфигурирована в
процессе работы. Пользователь виртуального прибора активизирует объект
графической панели с помощью «мыши», клавиатуры или прикладной программы.

2. НАЗНАЧЕНИЕ РС. ОПИСАНИЕ НАБОРА РЕШАЕМЫХ ЗАДАЧ.

Назначение: Цифровой запоминающий осциллограф на базе ультрабыстрой платы
сбора данных (ПСД) ЛА-н10 и ПК типа IBM PC представляет собой новое
направление развития измерительного оборудования. Предназначен для
мониторинга (наблюдения), измерения временных и амплитудных параметров,
регистрации как случайных (однократных), так и периодических сигналов.
Сочетание измерительного устройства и ПК открывает новые возможности,
недостижимые автономным устройствам в обработке, сохранении, предоставлении
и передаче данных.

3. КРАТКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦЗО_01

3.1. Регистрация сигнала.
Параметры входа:
3. 3.1.1. Два однополосных канала.
2. Входной импеданс: 1МОм & 17пФ.
3. Диапазоны измеряемых напряжений:
(5В; (2,5В; (1В; (0,5В –модификация ЛА-н10М4
(1В; (0,5В; (0,2В; (0,1В - модификация ЛА-н10М5
4. Чувствительность - (1мВ
5. Защита по входу - ( 12мВ
6. Открытый или закрытый вход (АС или DC)
7. Частотный диапазон:
для одиночных сигналов – 50МГц;
для периодических сигналов (-3дБ) – 100МГц;
8. Частота дискретизации внутренняя от кварцевого генератора:
в одноканальном режиме для первого канала:
(100; 50; 25; … 0,006) МГц
в двухканальном режиме:
(50; 25; 12,5; … 0,003) МГц
Диапазон частот дискретизации задаваемый внешним
источником: 0 – 100 МГц
3.2. Одновременный просмотр всего массива данных на экране
3.3. Установка регулируемых параметров прибора:
- смещение пост. составляющей;
- фронт и уровень синхронизации.
3.4. Синхронизация.
Источник:
по одному из аналоговых каналов;
от внешнего ТТЛ совместимого сигнала;
положительный или отрицательный фронт;
частотный диапазон 100 МГц., Rвх= 1 МОм.
3.5. Сохранение сигнала в памяти:
в одноканальном режиме для первого канала:
64К отсчетов – модификация Б;
256К – модификация А;
в двухканальном режиме:
32К на канал или 128К, соответственно.
3.6. Запись предыстории.
Объем программируется.
3.7. Возможность задания разных частот дискретизации для истории и
предыстории.
3.8. Быстрое обновление информации – 20мс, что позваляет использовать
данный прибор в качестве обычного осциллографа.
3.9. Система измерительных маркеров.
3.10. Расширение до 16 каналов.
3.11. Программное обеспечение под Windows 3.1; 3.11; 95.
3.12.В комплект поставки входит:
ПСД ЛА – н10, ПО под WIN, ТО и ИЭ два щупа ЛА – HP9100
(1:1; 1:10; земля)

Ниже привожу основные характеристики некоторых ЦЗО



Таблица 3.1.

Сравнительная таблица наиболее распространенных ЦЗО

|Наименование |С1 – 137 |С9 - 28 |DS – 303P |ЦЗО_01 |ЦЗО_02 |
|прибора | | | | | |
|Полоса |0 – 25МГц |0 – 100 МГц|0 – 30 МГц |0 – 100 МГц |0 – 200 МГц|
|пропускания | | | | | |
|сигнала | | | | | |
|Количество |2 |2 |2 |2 |2 |
|каналов | | | | | |
|Частота |1 МГц |20 МГц |20 МГц |100 МГц |400 МГц |
|дискретизации | | | | | |
|Разрядность АЦП|8 |8 |8 |8 |8 |
|Объем памяти |4 Кбайт |2 Кбайт |4 Кбайт |64 Кбайт |512 Кбайт |
| | | | |(расширяемая| |
| | | | |до 256 | |
| | | | |Кбайт) | |



4. ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА


4.1. Требования к программному обеспечению

Значительный скачек в технологии вычислительных средств позволяет в
настоящее время осуществлять построение программных комплексов измерения и
анализа временных параметров сигналов на базе ПЭВМ. Для решения задач
измерения и анализа параметров и структуры сигнала можно использовать
стандартный персональный компьютер, оснащенный дополнительными
периферийными приемо – передающими устройствами.
Для работы такого комплекса необходимо программное обеспечение,
позволяющее как обрабатывать сигналы, так и управлять оборудованием в
режиме реального времени. Известные к настоящему времени программы такого
типа (System View и т.д.) рассчитаны на работу с определенным типом
аппаратного обеспечения, и для их корректного выполнения необходима работа
устаревших однозначных операционных систем. Такие программы, как правило,
узкоспециализированы, ограничены лишь приемом сигналов и не имеют функций,
позволяющих производить анализ и обработку его параметров.
Известные программы другого типа ( Pspice и др.) , предназначенные
для всестороннего анализа радиотехнических систем и сигналов, не позволяют
работать с аппаратным обеспечением и не обеспечивают анализ в режиме
реального времени. Добиться приемлимой скорости работы не удается, даже
применив наиболее мощные процессоры Pentium II с тактовой частотой 450МГц.
Важным недостатком является и то, что в них либо отсутствует, либо весьма
примитивно представлена обработка в частотной области.
Таким образом, актуальной задачей является разработка программного
обеспечения с максимальным быстродействием выполнения основных
математических операций, обеспечением пользователя необходимым набором
инструментов, позволяющим производить анализ и обработку сигналов как в
частотной, так и во временной области. При этом необходимо обеспечить также
совместную работу программного обеспечения и дополнительных аппаратных
устройств ( АЦП, ЦАП блоков спецпроцессорной обработки сигналов ), а также
скомпоновать модули программы в один пакет, обладающий максимальным
удобством для пользователя.
Как известно, получить максимально быстрый машинный код можно, лишь
используя язык программирования, допускающий непосредственное управление
процессором. С учетом этого при разработке программного обеспечения
необходимо ориентироваться на определенные семейства процессоров, например,
семейства Pentium фирмы Intel, поскольку они наиболее распространены и в
настоящее время вполне доступны.
Современные многозадачные ОС, такие, как Windows’95 и Windows NT,
предоставляют пользователям удобный и простой интерфейс. В то же время
разработка программ описываемого типа для таких систем весьма
затруднительна. Необходимо максимально использовать функции ядра системы
Windows, а также способы создания многопоточных программ, применение
различных режимов синхронизации. В результате недостатки многозадачности,
создающие определенные сложности при работе программ в режиме реального
времени, могут быть обращены в достоинства. В программе возможно
оптимальное построение потоков обработки данных, что обеспечивает высокое
быстродействие даже при работе на одном компьютере нескольких прикладных
программ.
При написании программного обеспечения необходимо использовать
рекомендации фирмы Intel, на основании которых проводится оптимизация
машинного кода. При этом все функции обработки данных пишутся на языке
низкого уровня Ассемблер. Перечислим несколько принципов оптимизации.
Определенное размещение команд, а именно, правильное чередование
команд обработки чисел с плавающей точкой и команд обработки целочисленных
значений заставляют процессор оптимально использовать внутренний кэш и
конвейерные потоки. За счет этого в ряде функций получен коэффициент
«команды/такты» меньше единицы.
В программе активно используется математический сопроцессор,
обрабатывающий числа с плавающей десятичной точкой. Как известно, он имеет
стек, состоящий из 8 регистров. Оптимальное чередование математических
команд-инструкций позволяет наиболее выгодно использовать этот стек.
Обращение к регистрам стека происходит на внутренней частоте процессора,
которая, как правило, превышает частоту шины компьютера, обеспечивающую
работу с оперативной памятью.
Многие функции требуют циклической обработки данных. Грамотное
планирование использования целочисленных регистров процессора, размещение в
них наиболее часто используемых переменных также приводит к значительному
повышению скорости вычислений.
Если программа определяет, что процессор оборудован технологией ММХ,
то она активно использует все преимущества этой технологии.
При разработке использованы и другие способы оптимизации машинного
кода. В качестве примера приведем следующие полученные результаты. Функции
прямого и обратного преобразований Фурье выполняются на процессоре Pentium
с частотой 166 МГц за 0,5 мс, что вдвое быстрее, чем библиотечные функции,
распространяемые по сети Internet, в том числе и фирмой Intel. Работа
функций, выполняющих циклическое суммирование или перемножение,
осуществляется более чем в два раза быстрее, чем самые скоростные аналоги,
выполненные по рекомендациям фирмы Intel.[4]

4.2. Описание работы программного комплекса

Рассмотрим подробнее работу всего комплекса. Он построен по
модульному типу. Основу составляет персональный компьютер, который
обеспечивает управление всеми устройствами, измерение основных параметров
сигналов, их анализ и обработку. Связь программного обеспечения с
приемопередающей аппаратурой осуществлена через специальные устройства
аналого-цифрового и цифро-аналового преобразования, выполненные в виде
плат, размещаемых в слотах материнской платы компьютера. (ЛА – н10М*)
Программный комплекс выполнен в виде стандартного многооконного
интерфейса Windows’95. Для обеспечения


максимального быстродействия используется непосредственный вызов функций
ядра операционой системы. Поддержка специальных устройств осуществляется
через драйверы Windows. Разработанный алгоритм формирования в памяти
компьютера машинного кода, выполняющего обработку сигналов в модуле
анализатора систем, позволяет добиться максимального быстродействия. При
этом удалось добиться устойчивой работы анализатора систем в режиме
реального времени на относительно дешевом процессоре Pentium с тактовой
частотой 133 МГц.

Программное обеспечение поставляется в двух версиях:

Win_95-32-1. Коплект программного обеспечения, состоящего из 32 разрядной
динамической библиотеки (DLL) , обеспечивающей интерфейс и полностью
реализующий функционал устройства и виртуального драйвера, обеспечивающий
эффективное взаимодействие с ПЭВМ (прерывания и канал ПДП) под управлением
Windows’95. Для плат с частотой дискретизации АЦП до 1МГц.

Win_95-32-2. Для плат с частотой дискретизации АЦП более 1МГц.


4.3. Требования предъявляемые ПО к аппаратному обеспечению.

Из вышеизложенного материала видно, что при выборе комплектующих
необходимо учитывать следующие требования:
наличие операционной системы Windows’95 и занимаемый ею объем дискового
пространства.
Объем поставляемого ПО и требования изготовителя.
Использование процессора с тактовой частотой, обеспечивающей устойчивую
работу в режиме реального времени.
Емкость и быстродействие оперативной памяти
Возможность обновления библиотек и получение технической поддержки с
помощью сети Internet.


Учитывая эти критерии, определим минимальные и рекомендуемые требования к
аппаратному обеспечению. Результаты преведены в табл. 4.3.1.


Таблица 4.3.1.

|Требования |Минимальные |Рекомендуемые |
|Материнская плата 1|256 К |512 К |
|Процессор 2 |133 |166 ММХ |
|(МГц) | | |
|ОЗУ |8 |16 |
|(Мбайт) | | |
|Емкость HDD |1,3 |1,7 |
|(ГБайт) | | |
|CD-ROM |8 –X |32-X |
|VIDEO |1 M |2 M |
|МОНИТОР 3 |14’’ |15” |
|INTERNET |модем |HUB |
|SOUND CARD 4 |Любая SB 16. |
|АС 5 |Любые активные . |
|Клавиатура, мышь |Стандартные |

1. Так как, х-ки “железа” будут рассмотрены позже, ограничимся размером
“кэша”.
2. процессор Pentium фирмы Intel ( рекомендации разработчика программного
комплекса ). Возможность использования прцессоров других производителей,
рассмотрим ниже.
3. SVGA
4. Используется для звукового контроля НЧ диапазона, высокие качественные
показатели не требуются.
5. Наличие их необязательно, поскольку ПК может работать и без них
( поставляются по желанию заказчика )



5. ВЫБОР КОМПЛЕКТУЮЩИХ ДЛЯ РС.

5.1. Системная плата

Материнская плата является основной составной частью РС. Это не только
«сердце компьютера», но и самостоятельный элемент, который управляет
внутренними связями и взаимодействует через прерывания с другими внешними
устройствами. В этом отношении материнская плата является элементом внутри
РС, влияющим на общую производительность компьютера. Материнскую плату
(Motherboard) также называют главной (Mainboard) или системной платой.
Сразу оговорим условие, что при выборе системной платы, будем
рассматривать только два типоразмера: Baby-AT и ATX.
Первый тип появился в 1982 г. И хотя в настоящее время корпорация
Intel сняла с производства эти платы, они широко представлены на нашем
рынке, поскольку могут быть установлены практически в любой корпус.
Системные платы АТХ были представлены корпорацией Intel весной 1996
г. спецификация АТХ для системных плат предусматривает:
- При их изготовлении широко используется интеграция на материнской плате
стандартных периферийных устройств: контроллеров дисководов и винчестеров
, параллельных и последовательных портов, а также ( по мере необходимости
) видео и звуковых адаптеров, модемов и интерфейсов локальных сетей.
- Наличие встроенной двойной панели разъемов ввода/вывода размером 15,9*4,4
см, находящейся на тыльной стороне платы.
- Наличие одноключевого разъема источника питания.
- Изменеие местоположения CPU и модулей памяти на материнской плате. Теперь
они не мешают картам расширения, их легко заменить; CPU и модули памяти
располагаются около вентилятора блока питания.
- Перемещение разъемов контроллеров ввода/вывода, интегрированных в
материнской плате, ближе к накопителям. Это означает, что длину
внутренних кабелей данных можно уменьшить.
Итак, для сравнения возьмем две системные платы: первая выпущена
TOMATOBOARD 5SVA на чипсете VIA Appollo VPX. Она имеет следующие
характеристики:
- Установку процессоров Intel Pentium до 233 МГц, включая ММХ.
- Chipset VIA VPX, состоящий из 82C585 VPX PCI/memory controller, 82C587
data bus accelerator, 82C586A PCA ISA IDE accelerator.
- Кэш – 256/512 Кбайт
- Flash BIOS производитель AWARD
- Четыре 72-pin SIMM. Максимальный объем памяти 128 МВ
- Один разъем DIMM для SDRAM. Увеличение до 256 МВ
- Три слота 16-бит ISA и три 32-бит PCI
- Два интегрированных UltraDMA-33 EIDE, имеют два разъема для подключения
IDE устройств ( Hard Disk, CD-ROM …)
- Встроенный Prime 3C I/O чипсет обслуживает один контроллер дисковода, два
последовательных и один параллельный порт.
- Форм-фактор – АТ

Вторая системная плата- от фирмы Tekram, ранее более известной у нас
своими контроллерами, имеет форм-фактор АТХ. Это системная плата P5T30-A4.
Она имеет:
- BIOS-AWARD
- Кэш-512 Кбайт
- Конструктив – Socket 7
Плата выполнена на чипсете Intel 430TX. Имеет 4 PCI и 3 ISA слота. Под
оперативную память предусмотрено два разъема DIMM и 4 SIMM. Максимальный
объем устанавливаемой памяти – 256 Мбайт. Порты – 2 последовательных и 1
параллельный, 2 порта USB. Поддерживаемые частоты – 50,55,60,66,75 МГц.
Диапазон установки множителей – 1,5-3,5 (шаг 0,5). Диапазон регулируемых
установок напряжения на ядре процессора 2,0-3,2 В (шаг –0,1). Отметим,
что фирма Intel выпустила чипсет – Triton 430TX в начале 1997 г.,
специально для CPU Pentium MMX.
При сравнении этих системных плат, оценке их качественных
показателей, хочется отметить, что они одного ценового уровня( около 80
долларов). Имеют один конструктив Socket/Super 7, что определялось типом
процессора. Однако, говоря о главных отличительных чертах, следует
сказать, что при использовании процессора Pentium с технологией MMX,
предпочтение следует отдать чипсету Intel 430TX, так как это существенно
увеличит производительность РС. Между тем, при использовании процессора
фирмы АМD или Cyrix, предпочтение отдают чипсету VIA, да и тактовую
частоту выше 66 МГц поддерживают официально только они (хотя чипсет Intel
и способен работать с частотами 75 и 83 МГц для процессоров Cyrix, однако
официально его частота ограничена 66 МГц). Кроме того, плата на чипсете
430 ТХ сохранит преимущество в скорости только в том случае, если объем
установленной на плате памяти не будет превышать 64 Мбайт. Дело в том,
что больший объем ОЗУ чипсетом i430ТХ не кэшируется и возникает резкое
снижение производительности, а для микросхем VIA эта проблема
отсутствует.[5]
Все это необходимо учитывать при выборе системной платы.

5.2. Выбор микропроцессора

На настоящий момент на нашем рынке широко представлены детища таких
известных фирм, как Intel, AMD (Advanced Micro Devices), Cyrix. Здоровая
конкуренция (а может быть и нездоровая) между ними, привела к бешенной
гонке за «майкой лидера». Если эта тенденция развития процессоров
сохранится, то проблема создания искусственного интелекта будет решена в
ближайшее время. Итак – чтоже выбрать?
Вернемся к требованиям программного комплекса. Как было сказано выше,
процессора с тактовой частотой 133 МГц вполне достаточно, чтобы
обеспечить устойчивую работу ПК. Из числа продаваемых у нас и
удовлетворяющих этому условию, выберем Pentium 133 фирмы Intel и K5-PR133
AMD.
Первый, является CPU Pentium второго поколения и использует для
работы умножение тактовой частоты 66*2. Высокая производительность этого
процессора достигается усовершенствованием старых и применением новых
технологий:
- По сравнению с CPU 80486 в CPU Pentium получила дальнейшее развитие
конвейеризация вычислений. Во-первых, увеличено до пяти количество ступеней
конвейера; во-вторых, этот процессор имеет уже два конвейера, поэтому он
называется суперскалярным. Таким образом могут обрабатываться параллельно
две команды.
- Новым средством CPU Pentium является предсказание переходов. Для этого
имеется специальный буфер адреса перехода (Branch Target Buffer,BTB),
который хранит данные о последних 256 переходах.
- В CPU интегрировано 16 Кб кэш-памяти, разделенных на 8 Кб кэш-памяти
команд и 8 Кб кэш-памяти данных. Благодаря подобному разделению исключается
наложение команд и данных.
- Процессор Pentium оборудован сопроцессором, дающим 3-, 4-кратный выигрыш
по скорости выполнеия операций по сравнению с сопроцессором CPU 486.
- Адресная шина Pentium 32-битная, в то время как шина данных является 64-
битной.

Второй процессор выпущен фирмой AMD в 1996 г. При его изготовлении,
была применена более усовершенствованная технология. Конструктивно этот
CPU выполнен в 256-штырьковом корпусе типа SPGA и устанавливается в
гнездо Super 7. Однако перед установкой подобного процессора необходимо
посмотреть документацию на системную плату и убедится, что она
поддерживает AMD K5.

Основные отличия AMD K5 и Pentium приведены в таблице 5.2.1.



Таблица 5.2.1.

Основные характеристики процессоров AMD K5 и Pentium

|Элементы архитектуры CPU |AMD K5 |Pentium |
|Суперскалярная архитектура |5 |5 |
|(количество ступеней) | | |
|Количество конвейеров |4 |2 |
|Кэш-память первого уровня |16+8 |8+8 |
|(команды+данные),Кб | | |
|Исполнение по предложению |+ |- |
|Динамическое предсказание переходов |+ |- |
|80-разрядный FPU |+ |+ |


Если же рассматривать процессоры, изготовленные по технологии ММХ, то
нужно отметить следующее. Технология ММХ ориентирована на решение задач
мультимедиа, требующих интенсивных вычислений над целыми числами.
Подобные задачи решают игровые, коммуникационные, обучающие и др.
программы, которые используют графику, звуки, трехмерное изображение и
т.п. Не будем углубляться в сущность технологии. Отметим лишь то, что она
использует методику, которая называется одиночной командой со
множественными данными (Single Instruction Multiple Data, SIMD) и
ориентированна на алгоритмы и типы данных, которые характерны для
программного обеспечения мультимедиа. Наряду с поддержкой новых команд, в
CPU Pentium MMX внесено много схемотехнических и архитектурных изменений,
повышающих его производительность:
- Вдвое увеличен размер кэш-памяти первого уровня – 16 Кб для данных и 16
Кб для команд
- Увеличена на один шаг длина конвейера, которая стала составлять 6
ступеней
- Блок предсказаний переходов заимствован у CPU Pentium Pro
- Вдвое увеличено количество буферов записи данных (4 вместо 2)
- Имеется возможность исполнения двух команд ММХ одновременно
- Улучшен механизм параллельной работы конвейеров
- Процессор имеет встроенный тест (Self Test)
Если говорить о конкурирующих компаниях, то они также выпустили ММХ-
версии своих процессоров. Это Cyrix 6*86 MX и AMD K6. Архитектура CPU
6*68 MX основана на тактовой частоте процессора 6*68, однако имеет ряд
значительных улучшений. Процессор 6*68 МХ оборудовн кэш-памятью первого
уровня емкостью 64 Кб. Он выполнен по суперскалярной схеме. Поскольку
цены на этот тип процессора примерно одинаковы (по прайсу фирмы
«компьютерный мир» около 70 долларов), то решающим фактором будет тип
чипсета. Для Pentiuma 166MMX оптимально использование i430TX, а для AMD
K6 – VPX.

5.3. Выбор оперативной памяти

Элементы памяти составляют основу внутреннего функционирования любой
вычислительной системы, так как с их помощью данные хранятся и могут быть
вновь прочитаны при дальнейшей обработке. Чтобы CPU мог выполнять
программы, они должны быть загружены в оперативную рабочую память ( под
рабочей памятью мы понимаем память, доступную для программ пользователя).
CPU имеет непосредственный доступ к данным, находящимся в оперативной
памяти (Random Access Memory, RAM – память с произвольным доступом), с
другой же – «периферийной», или внешней , памятью ( гибкими и жесткими
дисками ) процессор работает через буфер, являющийся разновидностью
оперативной памяти, недоступной пользователю. Только после того, как
программное обеспечение будет считано в RAM с внешнего носителя данных,
возможна дальнейшая работа системы в целом.
Оперативная память, или как еще называют ее техническую реализацию –
оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, RAM), представляет собой самую
быструю запоминающую среду компьютера. Принципиально имеет значение то,
что информация может быть как записана в нее, так и считана.
Оперативная память имеет свои достоинства и недостатки:
- Благодаря малому времени доступа к памяти скорость обработки данных
существенно возрастает. Если бы информация считывалась ( соответственно
записывалась ) только с внешних носителей, то пользователь проводил бы в
ожидании завершения выполнения той или иной операции много времени.
- Недостатком оперативной памяти является то, что она является временной
памятью. При отключении питаня оперативная память полностью «очищается», и
все данные, не записанные на внешний носитель, будут навсегда потеряны.

Оперативная память принадлежит к категории динамической памяти, т.е.
ее содержимое во время эксплуатации должно «освежаться» через
определенные интервалы времени. Не будем углубляться в принципы работы
оперативной памяти. Отметим лишь, что время доступа к блоку RAM
определяется в первую очередь временем чтения ( разряда конденсатора ) и
регенерации (заряд конденсатора). Оно измеряется в наносекундах. Его
величина будет сказываться на быстродействии системы. В связи с этим в РС
на базе CPU 80486 или Pentium должны устанавливаться элементы памяти со
временем доступа 70 нс и менее.
Исходя из того, что в системных платах описаных выше применяются
модули SIMM и DIMM, ограничимся их сравнением. В современных материнских
платах с процессором 80486 и Pentium используются SIMM – модули, так как
по своей организации и конструкции они являются наиболее эффективным
средством обеспечения RAM для программных продуктов, требующих для своей
работы все большие и большие объемы памяти. Кроме того, они достаточно
надежны и занимают мало места. Когда речь идет о SIMM – модуле, имеют
ввиду плату, которая по своим размерам примерно соответствует SIP
–модулю. Но в отличие от SIP – модуля выводы для SIMM-модуля заменены
так называемыми контактами типа PAD (вилка). Эти контакты выполнены
печатным способом и находятся на одном краю платы. Благодаря такой
конструкции SIMM-модулей существенно повышается надежность электрического
контакта в разъеме и механическая прочность модуля в целом, тем более что
все контакты изготовлены из высококачественного материала и позолочены.
SIMM-модули являются стандартом в современных вычислительных системах.
Они оборудованы микросхемами памяти общей емкостью 8, 16, 32Мб и более. В
ЗС с CPU 80386 и ранних моделях с CPU 80486 использовались 30-контактные
SIMM-модули памяти ( DRAM ) и число слотов на материнской плате
колебалось от 4 до 8. В настоящее время найти в продаже подобные модули
весьма не просто. В более поздних моделях РС с CPU 80486 и Pentium стали
использоваться 72-контактные SIMM-модули памяти (FPM DRAM). 30- и 72-
контактные SIMM имеют ширину шины 8 и 32 бит соответственно.
При изготовлении SIMM-модулей применяются следующие технологии:
- FPM DRAM (Fast Page Mode)- реализуют страничный режим. Это очень старая
схема оптимизации работы памяти и наиболее медленная из реально
применяемых. Но и самая дешевая.
- EDO RAM (Extended Data Output) – разновидность асинхронной DRAM с
расширенным вводом данных. Память типа EDO рекламировалась как значительно
более быстрая по сравнению с FPM, однако реально это преимущество не так
очевидно из-за применения на материнской плате быстродействующего кэша
второго уровня.

DIMM (Dual In-Line Memory Module) – наиболее современная разновидность
форм-фактора модулей памяти. Отличается от SIMM тем, что контакты с двух
сторон модуля независимы (dual), что позволяет увеличить соотношение
ширины шины к геометрическим размерам модуля. Наиболее распространены 168-
контактные DIMM (ширина шины 64 бит). При изготовлении этих мдулей
применяют технологию SDRAM.
- SDRAM (Sychronous DRAM) – это более новая технология микросхем
динамической памяти. Основное отличие данного типа памяти заключается в
том , что все операции в микросхемах памяти синхронизированы с тактовой
частотой CPU, т.е. память и CPU работают синхронно. SDRAM позволяет
сократить время, затрачиваемое на выполнение команд и передачу данных, за
счет исключения циклов ожидания. Применение SDRAM дает выигрыш в
производительности по сравнению с EDO со временем доступа 60ns, однако
вовсе не шестикратный, как можно подумать, глядя на маркировку. В
частности, при частоте системной шины 66 МГц на чипсете 430ТХ (VX не
оптимально использует SDRAM) память EDO 60ns позволяет организовать
последовательный доступ по схеме 5-2-2-2, а SDRAM с маркировкой 10ns – по
схеме 5-1-1-1, что дает выигрыш порядка 30%. (в действительности выигрыш
заметно меньше, поскольку доступ к памяти далеко не всегда
последовательный, и намного большее значение имеет кэш) Однако при
увеличении частоты системной шины вплоть до 100МГц SDRAM 10ns будет по
прежнему в состоянии поддерживать схему 5-1-1-1, а EDO 60ns будет либо
неработоспособно вообще, либо будет работать по значительно худшей схеме.
Характеристики перечисленных типов памяти приведены в таблице 5.3.1.

Таблица 5.3.1.

Основные параметры рассмотренных типов памяти
|Параметры |Типы памяти |
| |FPM |EDO |SDRAM |
|Время доступа (ns) |50,60,70 |50,60,70 |50,60,70 |
|Время цикла (ns) |30,35,40 |20,25,30 |10,12,15 |
|Мах. Скорость (МГц) |33,28,25 |50,40,33 |100,80,66 |

Проанализировав эту информацию, не трудно сделать правильный выбор
необходимых нам модулей памяти. Установим на плату с чипсетом 430ТХ модуль
DIMM 16Mb SDRAM, а для чипсета VPX – SIMM 16Mb EDO. Стоимость их
одинакова.
5.4. Выбор HDD.

Для нормальной работы РС наличие только оперативной памяти
недостаточно. Необходимо присутствие HDD (Hard Disk Drive) или винчестер,
также называемый накопителем на жестких дисках. HDD является
энергонезависимым носителем информации, т.е. при отключении питания РС все
данные, сохраненные на нем, сохраняются. Объемы информации, которые можно
схранять на HDD, определяются его емкостью. Эта величина у некоторых
моделей, например Quantum Bigfoot TS достигла 19.2Гб. Физические размеры
винчестеров стандартизированы параметром, называемом форм-фактор, и имеет
величину 2,5”, 3,5” или 5,25”. Соответственно, эти стандарты будут
накладывать ограничения на емкость винчестера. Поскольку невозможно
бесконечно увеличивать число и размеры жестких дисков, то фирмы-
производители по пути усовершенствования технологий производства и
увеличения плотности записи.
Емкость винчестера является не единственной его характеристикой. Не
менее важным считается его быстродействие. Оно определяется средним
временем доступа и скоростью передачи данных.
- Среднее время доступа (Average Seek Time) к различным объектам на диске
определяет фактическую производительность. Время, необходимое HDD для
поиска любой информации на диске, измеряется в миллисекундах. У
современных моделей эта величина не превышает 10мс. Важнейшим
показателем, характерезующим механизм перемещения головок, является время
позиционирования головки на дорожке (Track to Track Seek). Оно также
измеряется в миллисекундах. Максимальное время доступа (Maximum Seek
Time) измеряется как интервал времени, который необходим гребенке с
головками, чтобы однократно переместиться по всей поверхности диска (с
первой дорожки на последнюю).
- Скорость передачи данных предлагается в качестве второго параметра для
оценки производительности винчестера. Время доступа характерезует только
скорость позиционирования головки, а то, как быстро эта информация
считывается, зависит от таких характеристик винчестера, как количество
байт в секторе, количество секторов на дорожку и, наконец, от скорости
вращения дисков. Зная перечисленные параметры, можно определить
максимальную скорость передачи данных (Maximum Data Transfer Rate, MDTR)
по следующей формуле:
MDTR=SRT*512*RPM/60(байт/с)
Где SRT – количество секторов на дорожке
RPM – частота вращения дисков, об/мин.

Отмечу, что современные винчестеры имеют свой кэш. Это может
существенно влиять на скорость работы HDD, так как он в состоянии хранить
данные, прочитанные с упреждением, которые с высокой долей вероятности
понадобятся процессору.
Для сравнения выберем два HDD, имеющие форм-фактор 3,5” и
работающих в режиме Ultra DMA. Это HDD QUANTUM
Fireball SE 2.1 и FUDSITSU MPB 3032 AT 3.2. Их параметры приведены в
таблице 5.4.1.

Таблица 5.4.1.
Основные характеристики HDD
|Параметр |Тип HDD |
| |Fireball SE 2.1 |MPB 3032 AT 3.2 |
|Форматируемая емкость (Мб) |2,111 |3,24 |
|Интерфейс |Ultra ATA |ATA-3 |
|Среднее время доступа (мс) |9,5 |До 11 |
|Время перехода на следующую |2 |2,5 |
|дорожку (мс) | | |
|Внутренняя скорость передачи |До 158 |До 132 |
|данных (Мб/с) | | |
|Скорость пересылки данных из | | |
|буфера (Мб/с) | | |
|Ultra DMA |33,3 |33,3 |
|PIO Mode 4 |16,6 |16,7 |
|DMA Mode 2 |16,6 |16,7 |
|Скорость вращения шпинделя |5,400 |5,400 |
|(об/мин) | | |
|Емкость кэш-памяти (Кб) |128 |256 |
|Число дисков |2 |2 |
|Число цилиндров |4,092 |6,704 |
|Число головок |16 |15 |
|Число секторов |63 |63 |

К сожалению точная стоимость этих моделей мне не известна.
Можно лишь предположить, что первая модель будет дешевле второй, так как
быстродействие их фактически одинаково и цена будет определятся емкостью
винчестера. Поэтому, отдадим предпочтение фирме QUANTUM.

5.5. Выбор внешних носителей информации.


Наличие внешних устройств хранения данных в нашей РС –очевидно.
Полученная и обработанная информация, должна где-то хранится. И было бы
крайне не разумно использовать для этого драгоценное место на жестком диске
( со временем его почему-то становится катастрофически мало ).
На данный момент основными являются три технологии хранения
данных: магнитная (дисководы, стримеры, Jaz- Zip-drive), оптическая (CD-
ROM, DVD-ROM) и магнитооптическая.

5.5.1.магнитная технология
Старейшими из этих устройств являются дисководы (Floppy Disk
Drive, FDD). В качестве носителя информации в них применяются дискеты
диаметрами 3,5” и 5,25”. Последние можно встретить крайне редко. Отсутствие
популярности у данного типа дискет можно объяснить тем, что при больших
размерах и малой механической надежности, она имеет емкость всего 1,2 Мб
против 1,44Мб своей младшей сестры (хотя по современным меркам эта величина
вызывает улыбку). Тем не менее, машины «стандартной» комплектации
предусматривают их установку. К тому же большинство производителей
комплектующих, поставляют свое ПО на дискетах. Будем считать наличие FDD
3,5” 1,44Мб – необходимым требованием. Следует также отметить, что
дальнейшее развитие магнитной технологии хранения информации, использующей
трехдюймовые дискеты, привело к появлению межфирменного стандарта LS-120.
Это повысило емкость диска до 100-130Мбайт, практически не меняя при этом
его внутреннее устройство. Скорость обмена данными с диском достигла
пикового значения – 500Кбайт/с и выше.
Другим представителем данного типа устройств является стример.
В качестве носителя информации используется магнитная лента. Стримеры, в
основном, используется для архивации и резервного копироавния больших
объемов данных. Недостатком является малая скорость передачи информации.
Это ограничивает область их применения. При использовании различных методов
сжатия данных, емкость может достигать значений от 40Мб до 4Гб.
Jaz и Zip- используют традиционную технологию магнитных
носителей, но имеют более совершенную систему позицирования головок
чтение/записи и надежную механику привода. В приводе Jaz в качестве
носителя используется жесткая дисковая пластина, а в Zip – гибкий диск.
Привод Jaz планировался как мобильная альтернатива обычного жесткого диска
(по скорости доступа и передачи данных даже превосходит некоторые модели),
а Zip – как накопитель на гибких дисках эпохи мультимедиа. Емкость носителя
Jaz имеет величины 540Мб и 1070Мб, а Zip – 100Мб.
Отметим, что так же существуют сменные жесткие диски таких
фирм, как SyDOS и Syquest емкостью до 270Мб. Разумеется, они используют
специальный привод.

5.5.2.оптическая технология

Самым распространенным представителем этого семейства является
CD-ROM. Его характерезуют следующие показатели:
- По сравнению с винчестером он надежнее в транспортировке (хотя некоторые
производители дают гарантию исправности своего HDD даже после падения с
высоты пятиэтажного дома, думаю нет желающих это проверить).
- CD-ROM имеет большую емкость, порядка 700Мб
- CD-ROM практически не изнашивается
- Основным недостатком является то, что он предназначен только для
считывания
Минимальная скорость передачи данных у CD-ROM составляет 150Кбайт/с и
возрастает в зависимости от модели привода, т.е. 24-х скоростной CD-ROM
,будет иметь 24*150 = 3,6Мб/с. Поскольку, на «лазере» можно найти любое ПО,
причем по доступной цене, считаю его присутствие в нашей РС просто
необходимым.
Дальнейшее развитие в области оптической записи привело к появлению
стандарта DVD. Компакт-диск этого формата имеет такие же размеры (4,7

Новинки рефератов ::

Реферат: Мировое сообщество между мировыми войнами (История)


Реферат: Налог на имущество предприятий и перспективы его развития (Налоги)


Реферат: В.П. Астафьев (Литература : русская)


Реферат: Пакистан в 20м веке (История)


Реферат: Законотворческий процесс в Республики Казахстан (Право)


Реферат: Разработка системы управления асинхронным двигателем с детальной разработкой программ при различных законах управления (Технология)


Реферат: Стратификация и классовая структура (Социология)


Реферат: Глюкоза (Химия)


Реферат: Топики по Английскому (Иностранные языки)


Реферат: Зенон Элейский, его парадоксы и понятия бесконечности (Математика)


Реферат: Оборотные средства предприятия (Финансы)


Реферат: Информационные технологии в фармации (Программирование)


Реферат: Президент Украины и его статус (Право)


Реферат: Математическое моделирование биосинтеза продуктов метаболизма (Биология)


Реферат: Макросередовище організації і необхідність його вивчення і врахування в стратегії розвитку (Менеджмент)


Реферат: Нормативні акти господарського законодавства: поняття і види (Государство и право)


Реферат: Сущность финансов и их функции (Финансы)


Реферат: Богослужение (Религия)


Реферат: Борьба за власть в 20-е - 30-е годы в СССР (История)


Реферат: Психологические приемы допроса (Психология)



Copyright © GeoRUS, Геологические сайты альтруист