Современные технологии для персональных компьютеров реферат по информатике , Сочинения из Информатика

Скачай Современные технологии для персональных компьютеров реферат по информатике и еще Сочинения в формате PDF Информатика только на Docsity! Содержание Введение 1. Мультимедиа 2. Интернет 3. Виртуальная реальность Заключение Список использованной литературы Введение Машина, обладающая всеми свойствами современного компьютера, была создана в 1941 году, однако за более чем полувековую историю ЭВМ, компьютерных технологии стремительно совершенствовались, став доступными любому жителю земли. Термин «компьютер» и аббревиатура «ЭВМ» (электронная вычислительная машина), принятая в СССР, являются синонимами. Однако, после появления персональных компьютеров, термин ЭВМ был практически вытеснен из употребления. В настоящее время аббревиатуру «ЭВМ» в основном используют в историческом смысле – для обозначения компьютерной техники 1940–1970-х годов, особенно советского производства. Слово компьютер является производным от английских слов to compute, computer, которые переводятся как «вычислять», «вычислитель» (английское слово, в свою очередь, происходит от латинского computo – «вычисляю»). После изобретения интегральной схемы развитие компьютерной техники резко ускорилось. Этот эмпирический факт, замеченный в 1965 году соучредителем компании Intel Гордоном Е. Муром, назвали по его имени Законом Мура. Столь же стремительно развивается и процесс миниатюризации компьютеров. Первые электронно-вычислительные машины (например, такие, как созданный в 1946 году ЭНИАК) были огромными устройствами, весящими тонны, занимавшими целые комнаты и требовавшими большого количества обслуживающего персонала для успешного функционирования. Фундаментальным решением при проектировании компьютера является выбор, будет ли он цифровой или аналоговой системой. Если цифровые компьютеры работают с дискретными численными или символьными переменными, то аналоговые предназначены для обработки непрерывных потоков поступающих данных. В нашей работе пойдет речь о технологиях для персональных компьютеров, которые появились в 70- х годах прошлого века, использовали пита» (питы – микроскопические углубления на диске), а тот интерпретирует ее как двоичный код и снова преобразует в текст, звук или мультипликацию. Применяемые сейчас дисководы читают компакт-диски, используя лазер, генерирующий лучи в красной области спектра, по уже изучается возможность использования синих лазеров, которые бы позволили увеличить объем информации, хранящейся па компакт-диске. В настоящее время на компакт-диск можно записать максимум 75 минут видео, а при переходе на синий луч – в три раза больше. Время, которое требуется компьютеру, чтобы найти информацию на диске, называется временем доступа. Обычно оно измеряется в миллисекундах (мсек). Чем короче время доступа, тем быстрее компьютер отвечает на ваши команды. В наши пни среднее время доступа для компакт- диска составляет примерно 200 мсек, что где-то в десять раз больше, чем для большинства жестких дисков. По мере совершенствования технологии время доступа, конечно, будет уменьшаться. Информацию можно считывать, как только лазер будет позиционирован над требуемой частью диска. Быстрота, с которой информация передается компьютеру, называется скоростью передачи данных. Она измеряется объемом информации, которая может считываться за одну секунду. Ранние модели дисководов для компакт-дисков передавали информацию со скоростью приблизительно 150 килобайтов (кБ) в секунду. Двухскоростные приводы работают вдвое быстрее. Чем выше скорость передачи информации, тем быстрее она отображается на мониторе. Мультимедийные компьютерные системы обычно оборудованы дисководом для компакт-дисков, стереофонической системой звуковоспроизведения с динамиками и звуковой платой. Звуковая плата устанавливается на системную плату. Она анализирует содержание звуковых файлов и воспроизводит их через динамики или наушники. Она же позволит вам записывать звук с микрофона или любого другого источника сигнала. После этого компьютер представит звуковые волны в цифровом виде-то есть преобразует их в строку двоичных чисел, которые он способен распознавать – и сохранит на диске. Большинство звуковых плат могут создавать и воспроизводить два различных типа звуковых файлов – волновые (WAV) и неволновые, или MIDI- файлы. Звук – это, в общем-то, распространяющиеся в воздухе волны, которые заставляют вибрировать барабанную перепонку. В улитке, внутри ушного лабиринта, эти колебания преобразуются в сигналы, которые мозг интерпретирует как звуки. В волновых файлах сохраняется фактическая волновая картина записываемого звука, по сигналы преобразованы в понятный компьютеру двоичный код. Сначала звуковые волны преобразуются микрофоном в изменяющиеся электрические сигналы, называемые аналоговыми. Затем звуковая плата регистрирует силу этих сигналов несколько раз за определенный промежуток времени. Частота, с которой производится эта регистрация, называется частотой дискретизации. Чтобы точно отобразить первоначальное звучание, компьютер должен обладать частотой дискретизации, равной нескольким тысячам раз в секунду. Частота дискретизации измеряется в килогерцах (кГц). Самая низкая частота дискретизации, используемая в звуковых платах, обычно равна 11 кГц, иными словами, каждую секунду плата регистрирует 11 000 выборок. С увеличением частоты дискретизации качество звука улучшается. Некоторые звуковые платы производят регистрацию с частотой 44 кГц, однако большинство обеспечивает звук хорошего качества и при частоте дискретизации 22 кГц. Файлы MIDI напротив, хранят не сам волновой спектр, а скорее команды для воссоздания звуков. Они могут использоваться только доя хранения музыки: MIDI расшифровывается как «цифровой интерфейс музыкальных инструментов» и эти файлы содержат информацию для воспроизведения нот. Такие команды отсылаются синтезатору (электронному устройству, способному формировать звуки), и уже он воспроизводит музыку. MIDI файлы особенно полезны в том случае, если есть проблемы с объемом памяти, поскольку они значительно меньше, чем волновые – занимают при той же длительности воспроизведения менее одного процента размера последних. Другой фактор, влияющий па качество звука, – это количество битов, доступных для хранения. Бит – наименьшая единица хранимой на компьютере информации. Чем больше битов используется для каждого звука, тем лучше его качество. Звуковые платы обычно являются 8- или 16- битовыми. 16-битовая плата может регистрировать и записывать тончайшие опенки звука. Если вы используете частоту дискретизации 44 кГц, то вам нужна 16-битовая плата. Есть специальные пакеты программ, которые позволяют редактировать звук и значительно улучшать его качество. Чтобы полностью насладиться мультимедиа, ваш персональный компьютер должен уметь выводить па экран четкие и красочные изображения. Монитор воспроизводит любые цветные изображения при помощи сочетания трех основных цветов – красного, синего и зеленого. Три электронных пушки в задней его части обстреливают экран тончайшими пучками электронов. Изображение на экране составлено из тысяч крошечных точек, называемых пикселами. Каждый пиксел в свою очередь состоит из группы точек, которые при попадании в них электронного луча светятся красным, синим или зеленым цветом. Изменяя интенсивность луча, можно получить различные цвета. Чем больше пикселов на экране, тем четче изображение. Поскольку каждый залп электронов существует мгновения, чтобы поддерживать изображение на мониторе, нужна постоянная замена электронов новыми. Частотой регенерации измеряют скорость, с которой монитор заменяет вертикальные и горизонтальные строки. Наиболее важно то, как быстро заменяются вертикальные строки. В большинстве мониторов это происходит приблизительно 76 раз в секунду, т.е. они обладают частотой регенерации 76 Гц. Чем выше частота регенерации, тем более устойчиво изображение, выводимое па экран. ползунковый регулятор и масштаб, можно зафиксировать, в какой точке будет запускаться и заканчиваться каждый элемент. 2. Интернет Интернет – это глобальная компьютерная паутина, дающая возможность взаимного подключения между сетями. Начало 90-х годов прошло под знаком стремительного развития Интернета. Компании и отдельные пользователи вес больше убеждались в удобстве практически мгновенной передачи почты, новостей и любой другой компьютерной информации 15 любую точку земного шара. Технология, лежащая в основе Интернета, была создана в 1969 г. американскими учеными в рамках оборонного проекта АRPAnet. Их целью было разработать сеть, неуязвимую для ядерного удара-то сеть, если бомба разрушит один компонент сети, функциональность остальных не пострадает. Данные передаются пакетами с использованием стандартных методов связи, известных под названием Интернет-протокол (ТСР/IР) – два любых компьютера, объединенных этими протоколами, могут быть связаны в единую систему. При условии правильной адресации пакетов их можно отсылать по Интернету с любого и на любой ПК по любому маршруту. Если происходит сбой или отказ какого-либо компонента, движение данных просто обходит поврежденный участок. Именно многообразие технических возможностей и устойчивость сети, по мнению разработчиков, должно было сделать невозможным внедрение в Интернет цензуры, па которой до сих пор настаивают некоторые политики. Один из ключевых компонентов Интернета, созданный в середине 80-х годов па средства Национального научного фонда (ННФ) США, дал ученым университетов всей страны возможность совместно использовать дорогостоящие ресурсы пяти региональных центров супер-компьютеров, построенных ННФ. 15 то время пользование Интернетом было ограничено научными и государственными учреждениями. К началу 1990 г. подключение к Сети стало доступным не только для небольших предприятий, но и для частных пользователей. В это же время правительство США выступило с инициативой создания национальной информационной инфраструктуры, и вся эта совокупность факторов вызвала невиданный бум подключений к Сети. Уже в 1995 г. количество пользователей Интернета составило 35 миллионов человек в 135 странах. Интернет – крупнейшая в мире компьютерная сеть. Существует ряд других типов оплайновых систем, в которые можно войти по телефонной линии с использованием модема (модулятор / демодулятор). Модем преобразует читаемые компьютером данные в сигналы, которые передаются и переводятся обратно в цифровой формат па другом конце соединения. Онлайновые системы выполняют в основном те же функции, что и Интернет; электроннная почта, файловые библиотеки и другие архивы информации, электронные конференции и доступ к базам корпоративных данных или периодическим изданиям. Доступ ко многим таким системам, называемым электронной доской (BBS) объявлений предоставляется бесплатно, кто время как другие, например, старейшая коммерческая служба онлайновой информации «КомпьюСерв», беруn плату за пользование ее ресурсами в зависимости от времени, проведенного «на линии», и вида услуг. Поскольку создание Интернет финансировалось государством и первыми пользователями были университеты и научные учреждения, информацию в Сети можно получить преимущественно бесплатно. Однако и последние годы ситуация начинает меняться по мере того, как финансирование работы Интернета все больше смещается и сторону частного сектора и разрабатываются новые, более падежные средства защиты. Некоторые компоненты Интернета сегодня оплачиваются из средств, полученных т рекламы. Помимо электронной почты (е-mail), Usenet и Сети, наиболее распространенными сервисами Интернета являются Telnet и FТР. Каждый из них выполняет разные функции и требует индивидуального программного обеспечения, клиентских программ (от вычислительного процесса d режиме «клиент-сервер»), которые нужно установить и запустить па ПК пользователя. Более крупные коммерческие системы облегчают эту задачу, поставляя полный комплект программных продуктов или средств. Например, Telnet позволяет пользователям подключаться к удаленному компьютеру и пользоваться им так, как если бы они сидели прямо перед ею терминалом. Протокол передачи файлом (FТР) позволяет посылать пли 'брать* файлы из удаленных компьютеров. То, что называется общим термином Интернет, на самом деле является такой же частью этой системы, каr и World-Wide Web, Usenet или электронная почта. Все это в сущности такие же приложения или сервисы, функционирующие в Интернете, какими является локальный текстовой процессор. Большинство из этих сервисов работают не только в Интернете – как текстовой процессор для ПК может быть в версии для «Эппл Макинтош». Большинство из них можно подключить к Интернету, по некоторые специально держат закрытыми из соображений безопасности или конфиденциальности подобно тому, как некоторые компании имеют свои замкнутые телефонные сети. Usenet дает возможность обмена новостями между людьми, находящимися в разных точках Земли. В отличие от услуг электронной почты, предоставляемых частными провайдерами, Usenet является государственным сервисом. Он похож на доску объявлений в людном месте, на которой все желающие могут оставить сообщение: «Сдается комната*, «Продаются котята». Различие в том, что такие объявления могут быть совершенно разными по тематике, а желающие ответить размещают отклики там, где они видны для всех. Почти в каждой онлайновой сети можно нести многосторонний диалог – электронную конференцию. Usenet разделен по темам, называемым («группами новостей» или сетевыми конференциями. Их более 10 тысяч. Каждая имеет свое название, которое компьютер может легко распознавать и сортировать. Например, в названии группы «alt.fan.letterman» первая часть «alt» означает иерархию. Всего существует восемь основных типов иерархий, в том числе alt, bio, biz, при том, что Сеть может поддерживать все виды данных: от текста и графики до полноформатных видео-аудио клипов и даже радио- и телепрограмм. И хотя в качестве такие трансляции пока проигрывают обычным и более дешевым трансляционным средствам, возможности Интернета позволяют слушателям в Европе или Африке принимать крохотные любительские радиостанции где-нибудь на Аляске. Кроме того, Интернет позволяет даже самой скромной фирме охватить своей рекламой весь мир. Одной из основных технологий, необходимых для передачи через Интернет любой конфиденциальной информации (например, истории болезни, данных кредитной карточки, юридических документов), является кодирование. Существуют способы кодирования, «взломать» которые практически невозможно, но из-за опасности, что ими могут воспользоваться преступники, чтобы скрыть свои махинации, такие технологии не получили широкого распространения. 3. Виртуальная реальность Виртуальная реальность (ВР) – это технология, которая позволяет Вам внедриться в смоделированный компьютером мир и взаимодействовать с ним. Этот мнимый мир кажется реальным благодаря специальной графике, видеоизображениям и стереозвуку. Сфера применении виртуальной реальности весьма широка – от занимательных диалоговых видеоигр, в которых вы можете управлять автомобилем, пилотировать самолет, нестись па лыжах вниз по горному склону или охотиться за динозавром – до вспомогательных средств обучения врачей искусству хирургии или летчиков безопасному пилотированию воздушного корабля. Машина способна сгенерировать «мир» размером с пашу вселенную или же столь микроскопичный, как атом или молекула. Примеров применения виртуальной реальности бесконечно много: управление воздушным движением, медицина, архитектура, развлечения, конторские операции и техническая эстетика… Однако у всего есть и теневая сторона. Виртуальная реальность могла бы также использоваться и таких разрушительных целях, как война или преступление. Мысль о виртуальной реальности возникла еще в 30-х годах, когда ученые занимались разработкой первого тренажера – имитатора полета для обучения летчиков. Идея состояла в том, чтобы создать у пилота впечатление, будто он управляет настоящим самолетом. Для еще большего усиления иллюзии па экране имитатора воспроизводились кадры взлетно-посадочных полос. В 1965 г. американцу Айвэну Сазерленду случайно пришла в голову одна идея, которую он обнародовал в статье под названием «Совершенный дисплей». Сводилась она к тому, чтобы создать, используя два крошечных телевизора – по одному для каждого глаза – переносной, или персональный виртуальный мир. Для ее воплощения в жизнь он также разработал дисплей, укрепляемый на голове. Хотя его изобретение работало, и он создал своего рода виртуальный мир, изображения оказались слишком грубы и безыскусны. Другая сложность была связана со шлемом. Он был гак тяжел и громоздок, что приходилось его подвешивать к потолку. Да и стоил он очень дорого. Ученые, взявшиеся в последующие годы доработать исходную идею Сазерленда, немало в этом преуспели. Позднее, в 1985 году, Майкл Макгриви из НАСА разработал намного более дешевый и легкий вариант шлема, взяв обычный мотоциклетный и приспособив к нему миниатюрные экраны дисплея, а также специальные датчики, которые реагировали на движенин головы и были связаны с компьютерами большой мощности и чувствительности. В том же 1985 году другой разработчик ВР, Майрон Крейгер, открыл в Музее естествознания штата Коннектикут так называемый «Видеоплейс». В общем, «Видеоплейс» был ничем иным, как рядом помещений, находясь в которых, причем даже в разных, посетители могли посредством интерактивной графической системы погрузиться в одно и то же виртуальное пространство, жонглировать в нем различными объектами, вместе танцевать и рисовать. Последним аппаратным компонентом для полного комплекта виртуальной реальности стала перчатка. Разработали ее прототип в начале 80-х, но в современном виде виртуальная реальность родилась в 1986 г., после того, как программист Джарон Лениер придумал новый вариант перчатки. Так впервые появился единый комплект, состоящий из ВР-шлема и перчаток. Именно Лениер дал повой технологии название «виртуальная реальность». Различают три основных формы виртуальной реальности. Первая из них, вероятно, наиболее известна. Комплект для нее состоит из шлема, снабженного маленькими ТВ-экранами и наушниками, и перчатки (в некоторых системах вместо нее используют джойстик или «волшебную палочку»). Шлем и перчатка связаны с компьютерами, запрограммированными специальными звуками и графикой, которые меняются в зависимости от предназначения системы: если она используется проектировщиками или архитекторами, то это будут, вероятно, строения или панорамы. Нужные изображения затем воспроизводятся на телеэкранах внутри шлема. Дня создания трехмерного эффекта каждый телеэкран расположен под слегка отличным углом. Когда вы надеваете шлем виртуальной реальности, образы на телеэкранах целиком заполнят ваше поле зрения и вы погрузитесь в виртуальный мир. А через наушники вы услышите все те звуки, которые соответствуют видимым образам. И шлем, и перчатка (или джойстик) оснащены специальными датчиками, которые позволяют компьютеру улавливать все движения головы и рук. Когда вы поворачиваете голову, чтобы осмотреться по сторонам, компьютер изменяет вашу точку обзора – как будто вы фактически находитесь внутри изображения. Все происходит в реальном времени (с той же скоростью и в тот же момент, как если бы происходило в реальном мире). Перчатка позволяет вам «трогать» виртуальные объекты и «брать» их в руки. С ее помощью вы можете даже вносить изменения в виртуальный мир, меняя расположение виртуальных объектов. использованием виртуальной реальности всего главного города Германии – Берлина. Виртуальная реальность становится огромным подспорьем в авиационной отрасти, позволяя избежать необходимости сооружать несколько различных макетов (моделей в полную величину). Каждый раз, когда инженеры проектируют новый самолет или вертолет, им, чтобы гарантировать его летные качества и безопасность пассажиров и экипажа, приходится создавать образцы. Если с образцом что-то не в порядке, они возвращаются к чертежной доске, вносят изменения, и затем строят другой. Дело это очень дорогостоящее и длительное. Используя ВР, конструкторы могут проектировать, строить и испытывать свой летательный аппарат в виртуальной среде без того, чтобы им приходилось создавать реальный самолет. Этот метод также дает проектировщику реальную возможность опробовать различные концепции – детально все их рассмотреть, а тогда выбрать самую лучшую. НАСА воспользовалась виртуальной реальностью для разработки проекта вертолета, а компания «Боинг» – при создании последней модели своего самолета. Врачи, вооружившись возможностями виртуальной реальности, сумели уже побывать внутри человеческого тела. В Университете Северной Каролины метод ВР позволил врачам проникнуть в грудную клетку паписта, больного раком, чтобы удостовериться, что пучок ионизирующего излучения, которым лечили рак, попадет в нужное место. Скоро медики смогут рассматривать и изучать опухоль своими глазами в объемном изображении, а не на двухмерных снимках и рентгеновских пленках Некий убийца, казненный в США на электрическом пуле, завещал свое тело науке. Его труп препарировали на сверхтонкие срезы, которые потом пригодились при создании виртуального тела для медицинских исследований, скоро все студенты-медики вместо реальных пациентов смогут обучаться на виртуальных телах. Вир1уальная реальность используется и па микроскопическом уровне в фармацевтических исследованиях. Ученые из Университета Северной Каролины имеют возможность, создав определенные молекулы, визуализировать их и ' «проверять» их взаимодействие друг с другом. До появления метода виртуальной реальности эта проверка была очень медленной и сложной. Поэтому вполне вероятно, что виртуальная реальность в будущем окажет заметное влияние на сроки разработки и доступность новых медикаментов и средств лечения. Виртуальная реальность важна и потому, что помогает наглядно представить неизведанное или невидимое. Возможно, в результате ВР- операторы сумеют с помощью робота выполнять ремонт в космическом пространстве. Так, например, методика под названием «виртуальное кукловождение» построена на том, что квалифицированный оператор управляет роботом, который подражает всем движениям своего «кукловода». Оператор знает, что приказать роботу сделать, куда двигаться и какие кнопки нажимать, так как видит все происходящее глазами робота. Робот- виртуальная марионетка может применяться в условиях повышенного риска – например, при обезвреживании бомб или пожаротушении. Ученые из Солфордского университета в Англии провели множество испытаний таких роботов. Они уже находят применение в опасных, но крайне важных операциях по захоронению ядерных отходов. Эти автоматы окажут большую помощь при работе с различными источниками загрязнения окружающей среды. Они способны отправиться туда, где не может ступить нога человека, и производить операции с высоко- токсичными испарениями и сбросами. Такие роботы, вероятно, могли бы также использоваться во всем мире при ремонте или выводе из эксплуатации неисправных или устаревших атомных электростанций в целях предотвращении ядерных аварий. В Американском училище аэронавтики в Нью-Йорке виртуальную реальность применили для решения экологической проблемы. Студенты на занятиях часто занимались сваркой, в результате которой воздух в близлежащем районе загрязнялся газами. Училище приобрело систему виртуальной реальности, специально запрограммированную по его заказу, чтобы моделировать инструментальные средства, изменения температуры и цвета металла. Теперь студенты могут заниматься сваркой в виртуальной реальности, так что никаких токсичных газов больше не образуется! Жители районов, прилегающих к военным полигонам, также могут извлечь выгоду из ВР. Использование ВР-систем позволило бы снизить уровни шума от низколетящих реактивных самолетов, а окружающая местность будет меньше страдать от бронированной техники на учениях. Тематические ВР-парки сегодня пользуются исключительным успехом: ежегодно в них бывают тысячи посетителей. Однако использование виртуальной реальности планируют расширить еще дальше. В США действует виртуальный аквариум, известный как «Водный мир Марриота». Здесь вы можете наблюдать за рыбами через широкоугольные иллюминаторы. В Японии же активно строят планы создания аквариума, в котором посетители смогут фактически поплавать вместе с обитателями моря! Есть проект создания виртуального зверинца в британском городе Лестер: с помощью ВР и другой мультимедийной техники посетители сумеют не только узнать об образе жизни и среде обитания животных, но и «побывать в их шкуре».