Лекция 1. Общая характеристика ТСИ

Лекция 1. Общая характеристика ТСИ
Информационные технологии базируются на следующих технических достижениях:
 новые средства накопления информации на машиночитаемых носителях (магнитные ленты, магнитные и лазерные диски, внешние жёсткие диски, карты памяти,
USB накопители и т.п.);
 системы дистанционной передачи информации (локальные вычислительные сети,
сети передачи данных, телефонная сеть, радиосвязь, спутниковая связь и др.);
 автоматизированная обработка информации с помощью компьютера по заданным
алгоритмам.
Естественно, что информационные технологии строятся на сочетании аппаратных
средств, программных средств и творческой мысли создателей как этих средств, так и
компьютерных технологий.
Специалисты называют аппаратные средства компьютерной техники Hardware (скобяные, товары или жесткая проволока), а программное обеспечение — Software (мягкая
проволока). Сочетание «Hardware&Software», переводимое как «твердый и мягкий», —
профессиональный термин.
Технические средства информатизации представляют собой совокупность компьютерной техники и ее периферийных устройств — Hardware, обеспечивающих сбор, хранение и переработку информации, и коммуникационной техники (телефон, телеграф, радио,
телевидение, спутниковая связь, сети ЭВМ), осуществляющей дистанционную передачу
информации. Создание электронно-вычислительных машин в середине XX в. является одним из самых выдающихся достижений в истории человечества. Постоянное развитие
индустрии компьютерной техники и других технических средств информатизации за короткий срок превратилось в один из определяющих факторов научно-технического прогресса. Многие крупные научно-технические проекты современности в области космических исследований, атомной энергетики, экологии не могли бы претворяться в жизнь без
применения технических средств информатизации. На протяжении последних десятилетий информационные технологии, базирующиеся на современных технических средствах
информатизации, все активней вторгаются в различные сферы человеческой деятельности. Несомненна тесная взаимосвязь совершенствования программного обеспечения,
технических средств информатизации и наукоемких технологий, на базе которых они
производятся. Разработка нового программного обеспечения требует создания все более
совершенных технических средств, что, в свою очередь, стимулирует разработку новых
высокопроизводительных и экономичных технологических процессов для производства
технических средств информатизации.
Классификация технических средств информатизации
Современные технические средства информатизации в общем случае можно представить в виде информационно-вычислительного комплекса, содержащего собственно
компьютер с его основными устройствами, а также дополнительные, или периферийные
устройства. Классификация технических средств информатизации дана на рис. l.l.
К числу основных устройств персонального компьютера, располагающихся в его системном блоке, относят материнскую плату, процессор, видеоадаптер (видеокарту), звуковую
карту, средства обработки видеосигнала, оперативную память, TV-тюнер. В системном
блоке располагаются также приводы и дисководы для накопителей информации различных типов: на гибких и жестких дисках, компакт-дисках типа CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD.
Устройства отображения информации служат для обработки видеоинформации и
ее представления для визуального восприятия. Это, прежде всего мониторы, изготовленные на базе широкого спектра современных технологий. Формирование объемных
изображений осуществляется с помощью шлемов виртуальной реальности, 3D-очков и
3D-мониторов различного принципа действия. Для решения задач, связанных с демонстрацией информации на экране для большой аудитории, применяют оверхедпроекторы, жидкокристаллические панели и мультимедийные проекторы. Для обеспечения взаимосвязи между компьютером и устройством отображения информации служит
видеоадаптер, выполняющий преобразование цифрового сигнала, циркулирующего
внутри ПК, в аналоговые электрические сигналы, подаваемые на монитор. Для компьютерной обработки сигналов таких устройств, как телевизионный тюнер, видеомагнитофон, видеокамера, т.е. преобразования их из аналоговой в цифровую форму, применяют
специальные
средства обработки видеосигнала, например, видеобластер. Звуковая и акустическая системы компьютера обеспечивают обработку и воспроизведение аудиоинформации.
Телеметрия
Телеметрия (телеизмерение) – это измерение на расстоянии физических величин, характеризующих технический процесс, явление природы и состояние живого организма. Непосредственно измерение осуществляется с помощью датчиков, данные с датчиков автоматически передаются (в виде кодированных радиосигналов) по каналам связи
на приёмные устройства, где они расшифровываются и регистрируются, затем при необходимости осуществляется их обработка.
ЖК-мониторы
Основным элементом ЖК-монитора является ЖК-экран, состоящий из двух панелей, выполненных из стекла, между которыми размещен слой жидкокристаллического
вещества, которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми
свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически это жидкости, обладающие
анизотропией свойств (в частности, оптических), связанных с упорядоченностью ориентации молекул. Молекулы жидких кристаллов под воздействием электричества могут изменять свою ориентацию и вследствие этого изменять свойства светового луча, проходящего сквозь них. Следовательно, формирование изображения в ЖК-мониторах основано
на взаимосвязи между изменением электрического напряжения, приложенного к жидкокристаллическому веществу, и изменением ориентации его молекул. Экран ЖК-монитора
представляет собой массив отдельных ячеек (называемых пикселами), оптические свойства которых могут меняться при отображении информации. Панели ЖК-монитора имеют
несколько слоев, среди которых ключевую роль играют две панели, выполненные из свободного от натрия и очень чистого стеклянного материала, между которыми и расположен тонкий слой жидких кристаллов. На панелях нанесены параллельные бороздки,
вдоль которых ориентируются кристаллы. Панели расположены так, что бороздки на
подложках перпендикулярны между собой. Технология получения бороздок состоит в
нанесении на стеклянную поверхность тонких пленок из прозрачного пластика. Соприкасаясь с бороздками, молекулы в жидких кристаллах ориентируются одинаково во всех
ячейках.
Жидкокристаллическая панель освещается источником света (в зависимости от того, где он расположен, жидкокристаллические панели работают на отражение или на
прохождение света). В качестве источников света используются специальные электролюминесцентные лампы с холодным катодом, характеризующиеся низким энергопотреблением. Молекулы одной из разновидностей жидких кристаллов (нематиков) в отсутствие
напряжения на подложках поворачивают вектор электрической напряженности электромагнитного поля в световой волне, проходящей через ячейку, на некоторый угол в плоскости, перпендикулярной оси распространения пучка. Нанесение бороздок позволяет
обеспечить одинаковые углы поворота для всех ячеек. Фактически каждая ЖК-ячейка
представляет собой электронно-управляемый светофильтр, принцип действия которого
основан на эффекте поляризации световой волны. Термин пассивная матрица (Passive Matrix) относится к такому конструктивному решению монитора, согласно которому монитор
разделен на отдельные ячейки, каждая из которых функционирует независимо от
остальных, так что в результате каждый такой элемент может быть подсвечен индивидуально для создания изображения. Матрица называется пассивной, потому что рассмотренные выше технологии создания ЖК-мониторов не могут обеспечить быстродействие
при отображении информации на экране. Изображение формируется строка за строкой
путем последовательного подвода управляющего напряжения на отдельные ячейки.
Вследствие большой электрической емкости отдельных ячеек напряжение на них не может изменяться достаточно быстро, поэтому изображение не отображается плавно и
дрожит на экране. При этом между соседними электродами возникает некоторое взаимное влияние, которое может проявляться в виде колец на экране. В активной м а т р и ц е
используются отдельные усилительные элементы для каждой ячейки экрана, компенсирующие влияние емкости ячеек и позволяющие значительно увеличить быстродействие.
Активная матрица (active matrix) имеет следующие преимущества по сравнению с пассивной матрицей:
 высокая яркость;
 угол обзора, достигающий 120—160°, в то время как у мониторов с пассивной матрицей качественное изображение можно наблюдать только с фронтальной позиции по отношению к экрану;
 высокое быстродействие, обусловленное временем реакции монитора около 50
мс.