/
Автор: Смирнов Ю.М. Семенов Л.В. Абрамов В.Н. Арутюнво М.Г.
Теги: компьютерные технологии вычислительная техника микропроцессоры эвм
ISBN: 5-06-000135-0
Год: 1990
Текст
8
Периферийное
и терминальное
оборудование
ЭВМ
ПЕРСПЕКТИВЫ
t ) РАЗВИТИЯ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
8
В одиннадцати книгах
Под редакцией
лауреата Государственной премии СССР
проФ. Ю.М. Смирнова
Периферийное
и терминальное
оборудование
ЭВМ
©
Москва
„Высшая школаи1990
Scan AAW
ББК 32.97
П27
УДК 681.3
Рекомендовано Государственным комитетом СССР по народ-
ному образованию для использования в учебном процессе
Рецензенты
кафедра вычислительной техники Московского института
электронного машиностроения; проф. П. В. Нестеров
Перспективы развития вычислительной техники:
П27 В 11 кн.: Справ. пособие/Под ред. Ю. М. Смирно-
ва. Кн. 8: Периферийное и терминальное оборудова-
ние ЭВМ/Л. В. Семенов, В. Н. Абрамов, М. Г. Арутю-
нов и др. — М.: Высш, шк., 1990. — 144 с.: ил.
ISBN 5-06-000135-0
В пособии приводятся классификация, состав, принципы действия,
основные характеристики; рассматриваются состояние и перспективы
развития периферийного и терминального оборудования ЭВМ.
2405000000-357 КБ_37_82_89 ББК 3297
001(01)-90 6Ф7
Справочное издание
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
В одиннадцати книгах
Семенов Лев Викторович. Абрамов Вячеслав Николаевич.
Арутюнов Михаил Георгиевич. Петров Геннадий Михайлович.
Рогулин Александр Михайлович
Кн. 8
Периферийное и терминальное оборудование ЭВМ
Заведующая редакцией Я. И. Хрусталева. Редактор С. М. Ово-
дова. Младший редактор Г. Г. Бучина. Художник В. В. Гарбузов.
Художественный редактор В. И. Мешалкин. Технический редак-
тор Г. А. Фетисова. Корректор В. В. Кожуткина.
ИБ № 7481
Изд. № СТД—710. Сдано в набор 05.12.89. Подписано в печать 04.05.90.
Т —08929. Формат 84X108* А?. Бум офс. № 1 Гарнитура литератур-
ная. Печать офсетная. Объем 7.56 усл. печ л 15,54 усл кр -отт
8.07 уч.-изд. л. Тираж 70 000 экз Зак № 677. Цена 45 коп.
Издательство «Высшая школа», 101430, Москва, ГСП-4, Неглинная ул.,
д. 29/14.
Ярославский полиграфкомбинат Госкомпечати СССР 150014, Яро-
славль, ул. Свободы. 97.
ISBN 5-06-000135-0 © Коллектив авторов, 1990
Введение
Вычислительная техника становится неотъ-
емлемой частью всех сфер деятельности человека.
В школах, высших учебных заведениях, НИИ и КБ, на
заводах, транспорте, в органах управления народным
хозяйством, в медицинских учреждениях, кассах по про-
даже билетов человек общается с ЭВМ. С ростом числа
непрофессиональных пользователей резко растут в по-
следние годы роль и значение оборудования взаимодей-
ствия человека с ЭВМ. На смену перфоленточным,
перфокарточным и печатающим устройствам, которые в
течение длительного времени являлись основными уст-
ройствами ввода-вывода информации, пришли алфавитно-
цифровые и графические дисплеи, устройства подготовки
и ввода данных на магнитных носителях, устройства
ввода-вывода графической информации, интеллектуаль-
ные терминалы. Появился новый класс периферийных
устройств для персональных ЭВМ (ПЭВМ), отличаю-
щийся повышенной надежностью, малыми габаритными
размерами, низким энергопотреблением, повышенными
эргономическими характеристиками.
В течение длительного времени роль периферийного
оборудования недооценивалась, стоимость периферии
по отношению к центральной части ЭВМ составляла
менее 20 %. Однако к началу 80-х годов в связи с ростом
терминального оборудования, выпуском ПЭВМ номенк-
латура внешних устройств значительно расширилась,
по темпам роста периферийное оборудование вышло впе-
ред и в 1988 г. стоимость периферийного и терминаль-
ного оборудования на мировом рынке составляла около
70 % от общей стоимости средств обработки данных.
Первоначально словосочетанием «устройства ввода-
вывода ЭВМ (УВВ)» обозначалось все внешнее оборудо-
вание вычислительных машин, в настоящее время на сме-
з
Рис В.1. Классификация периферийного оборудования
ну ему пришло определение «периферийное и терминаль-
ное оборудование ЭВМ». Это вызвано тем, что все чаще
средства ввода-вывода и оперативного взаимодействия
с ЭВМ являются не отдельными устройствами, а слож-
ными комплексами, включающими в себя микропроцес-
сорные блоки управления, внешние запоминающие
устройства, алфавитно-цифровые дисплеи, устройства
ввода-вывода графической информации.
▲ Периферийное оборудование (от греч. nep/cpepeia —
окружность, поверхность) — это средства (совокупность
технических и программных средств), обеспечивающие
взаимодействие ЭВМ с внешней средой и хранение ин-
формации, включая подготовку информации и преобра-
зование ее к виду или форме, удобной для ввода в
ЭВМ или вывода из машины.
Из определения следует, что существенными приз-
наками периферийного оборудования являются выполня-
емые функции и организация взаимодействия с ЭВМ.
С позиций пользователя периферийное оборудование
прежде всего можно разделить на два подкласса: ло-
кальное, устанавливаемое рядом и подключаемое не-
посредственно к ЭВМ, и удаленное (терминальное), раз-
мещаемое на рабочих местах пользователя и соединяемое
с ЭВМ линиями связи.
По выполняемым функциям и локальное, и терми-
нальное оборудование включает в себя средства ввода-
вывода информации и средства хранения информации.
Кроме того, в состав терминального оборудования входят
средства телеобработки (коммутации и приема-передачи
информации).
Средства ввода-вывода информации делятся: на
средства ввода-вывода с (на) машинных носителей, сред-
ства ввода-вывода с (на) документов, средства непосред-
ственного взаимодействия с ЭВМ.
Указанное выше деление положено в основу класси-
фикации периферийного оборудования, показанного на
рис. В.1.
Средства подготовки данных не имеют непосредствен-
ной связи с ЭВМ, служат для записи информации на
машинные носители и преобразования информации и
поэтому показаны на рис. В.1 как подгруппа, связанная
с группой средств ввода-вывода информации.
Средства хранения информации подразделяются на
две группы: внешние запоминающие устройства и сред-
5
Рис. В.2. Классификация средств ввода-вывода информации с машинных носителей
ства хранения, обмена и ввода-вывода информации.
Выделение второй группы — накопителей на гибких маг-
нитных дисках (ГМД), кассетных магнитных лентах
(МЛ), магнитных картах — объясняется двойным ха-
рактером использования устройств в составе терминаль-
ного оборудования и ПЭВМ: и как устройств ввода-вы-
вода, и как ВЗУ.
Средства ввода-вывода информации с (на) машин-
ных носителей делятся на средства ввода-вывода, сред-
ства ввода и средства вывода. Дальнейшее деление про-
водится по типам носителей. Классификация средств вво-
да-вывода информации с (на) машинных носителей при-
ведена на рис. В.2.
Определяющими признаками средств ввода-вывода
документов являются: тип информации (текстовый, гра-
фический), функциональное назначение устройств (ввод,
вывод), степень автоматизации процесса ввода, тип но-
сителя информации. Классификация средств ввода-вы-
вода документов с учетом этих признаков показана на
рис. В.З.
Существенным признаком классификации средств не-
посредственного взаимодействия с ЭВМ является способ
взаимодействия: ручной ввод, визуальное отображение
информации, акустический ввод-вывод, электрическая
связь с объектом в реальном времени. К этим средствам
относятся: клавиатуры, устройства ввода координат,
устройства отображения алфавитно-цифровой и графи-
ческой информации; устройства ввода речи; устройства
акустического вывода, аналого-цифровые и цифроанало-
говые преобразователи. Классификация средств непо-
средственного взаимодействия с ЭВМ показана на
рис. В. 4.
Приведенная классификация, основу которой состав-
ляет способ взаимодействия с ЭВМ, позволяет выделить
группы устройств, к которым могут быть предъявлены
единые требования к представлению входной и выходной
информации, интерфейсам, конструктивному исполнению.
В своей книге, посвященной анализу состояния и
перспективам развития средств ввода-вывода информа-
ции, авторы придерживались приведенной классифика-
ции. При этом следует иметь в виду, что внешние
запоминающие устройства рассматриваются в кн. 9, а
средства телеобработки — в кн. 10 настоящей серии.
В основу пособия положен опыт разработчиков пери-
ферийного оборудования. Наряду с обобщением опубли-
7
Рис. В.З. Классификация средств ввода-вывода информации с документов
СРЕДСТВА НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ЭВМ
—.. 1 1 1 —
СРЕДСТВА РУЧНОГО ВВОДА СРЕДСТВА ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ СРЕДСТВА АКУСТИЧЕСКОГО ВВОДА-ВЫВОДА СРЕДСТВА СВЯЗИ С РЕАЛЬНЫМ ОБЪЕКТОМ
Устройства
ввода
алфавитно-
цифровой
информации
и команд
Алфавитно-
цифровые
клавиатуры
Устройство
ввода
координат
1
Световое перо
1
Планшет
1
"Мышь"
Средства отображения
индивидуаль-
ные
Средства
отображения
алфавитно-
цифровой
информации
Средства отображения графической информации
Средства отображения коллективные
Устройство
ввода
речи
Устройства
акустического
вывода
Аналого-цифровые
преобразователи
Функцио-
нальные
клавиатуры
Джойстик
Устройства
отображения
на ЭЛТ
Устройства
отображения
проекционные
Устройства
ввода
изолированной
и дискретной
речи
Устройства синтеза звука
1
Устройства
синтеза
речи
по правилам
Цифроаналоговые
преобразователи
Датчики Исполнительные устройства
1 Трек-болл I Устройства отображения плоские матричного типа
Табло Устройства
матричного вывода
типа слитной речи
Устройство
синтеза
речи
по образцам
Р и с. В.4. Классификация средств непосредственного взаимодействия с ЭВМ
кованных материалов по физическим принципам, спосо-
бам реализации, техническим характеристикам и мето-
дам использования рассмативаемого оборудования книга
включает результаты исследований авторов по проекти-
рованию современных устройств с заданными характе-
ристиками надежности, эргономическими требованиями и
функциональными возможностями.
В последнее время опубликован ряд работ, посвящен-
ных периферийному оборудованию [1—6], достаточно
подробно рассматривающих традиционные устройства
ввода-вывода информации. В связи с этим авторы со-
средоточили свое внимание на новых перспективных
устройствах — безударных печатающих устройствах,
устройствах ввода-вывода речи, растровых графических
дисплеях, автоматизированных рабочих местах и терми-
нальных комплексах — и не включили в книгу описания
устройств ввода-вывода на перфоносителях, снимаемых
с производства.
Глава
Средства подготовки
и ввода-вывода информации
1.1. Средства подготовки
и ввода-вывода данных
на машинных носителях
Массовое внедрение в народное хозяйство
СССР автоматизированных систем управления на базе
ЕС ЭВМ в 70-х годах привело к резкому повышению
трудоемкости подготовки данных. В работе [7] указы-
валось, что «для одного часа работы ЭВМ средней
производительности требуется 70—100 ч ручного труда
на подготовку машинных носителей информации, для
более производительных ЭВМ минута работы процессора
требует одного дня подготовительных работ». И хотя в
80-х годах все шире стали применяться средства непо-
средственного взаимодействия с ЭВМ на базе алфавит-
но-цифровых и графических дисплеев, терминальных си-
стем, абонентских пунктов, с помощью которых пользо-
ватель мог непосредственно со своего рабочего места
готовить и вводить информацию в ЭВМ, роль средств
подготовки данных еще весьма велика и будет сохра-
няться в ближайшее десятилетие. Можно в идеале пред-
положить, что при оснащении работников администра-
тивно-управленческого аппарата ПЭВМ, связанными с
центральной ЭВМ, надобность в средствах подготовки
данных отпадет. Однако следует быть реалистами, так
как даже по прогнозам ученых зарубежных стран к
2000 г. до 30 % информации будет обрабатываться
централизованно в пакетном режиме [8].
Современные средства подготовки данных — это про-
граммно-аппаратные комплексы, обеспечивающие ввод,
кодирование, проверку достоверности путем повторного
ввода (верификацию), программный контроль исходной
информации, корректировку и запись на машинный но-
ситель.
Классификация средств подготовки данных проводит-
11
ся по методам организации подготовки данных (центра-
лизованные и децентрализованные) и типам носителей
(средства подготовки данных на перфокартах, перфо-
лентах, магнитных лентах, магнитных дисках, гибких
магнитных дисках).
Централизованный метод характерен для
подготовки данных в основном на перфокартах и пер-
фолентах в вычислительных центрах. Он основан на пол-
ном разделении работ: заполнение первичного документа,
проверку и кодирование исходной информации выпол-
няет пользователь; клавишный ввод и клавишную вери-
фикацию, дублирование перфокарт и сравнение их на
контрольнике и т. п. выполняет оператор; синтаксичес-
кий и семантический контроль исходной информации
осуществляется на ЭВМ.
Недостатками централизованного метода являются
большое число людей, вовлеченных в процесс подготовки
информации, низкая оперативность из-за многоступенча-
тости работ и, как следствие этого, большое число ис-
точников ошибок при подготовке информации.
Выпускаемые в настоящее время ЭВМ не комплек-
туются устройствами ввода-вывода на перфоносителях и
централизованный метод подготовки данных на перфо-
носителях сохраняется в связи с эксплуатацией ап-
паратуры, выпущенной ранее.
Наиболее распространенными в СССР устройствами
подготовки и контроля данных для ЕС ЭВМ на перфо-
картах являются ПА80-2/ЗМ, КА80-2/ЗМ, ЕС9011,
ЕС9017, ЕС9080; на перфолентах — ЕС9020 (УПДЛ
«Брест»), ЕС9024. Перфорационные средства подготов-
ки данных имеют три основных блока: клавиатуру,
блок перфорации и привод. Для контроля правильности
перфорации при подготовке данных используют конт-
рольники, состоящие из тех же блоков (см. выше) и
блока контроля перфорации. Недостатками средств под-
готовки на перфоносителях являются низкие производи-
тельность и надежность, а также высокий уровень шума.
Подробное описание характеристик и режимов работы
устройств подготовки, контроля, расшифровки и распе-
чатки перфокарт и перфолент приведено в [9]..
Централизованная подготовка большого объема дан-
ных в вычислительных центрах в настоящее время
решается с помощью многопультовых систем подготовки
данных на магнитной ленте. Примером таких систем
являются ЕС9003, ЕС9005, СПД 9000М, ВИДЕОПЛЕКСЗ.
12
Рис. 1.1 Система подготовки данных на магнитной ленте ЕС9052
Все они построены на базе стандартных миниЭВМ,
оснащенных стандартными накопителями на дисках и
магнитной ленте, печатающим устройством и дисплейны-
ми пультами в количестве от 4 до 32 шт. (рис. 1.1).
Данные вводятся с дисплейных пультов на магнитный
диск, где они проверяются и исправляются. Затем ин-
формация переносится на магнитную ленту пользователя
под управлением миниЭВМ.
Системы обеспечивают выполнение следующих про-
цедур:
— ввод и проверку путем верификации пакетов дан-
ных, хранящихся на магнитном диске;
— ввод и проверку рабочих файлов, определяющих
размещение полей вводимых записей и страниц данных,
отображаемых на экране пульта оператора;
— поиск и корректировку информации, хранящейся
на магнитном диске;
— выполнение диспетчерских функций (выдачи
справки о состоянии системы и статической информации,
перенос с магнитного диска на магнитную ленту отдель-
ных пакетов или их совокупности и т. д.).
Недостатком рассмотренных многопультовых систем
13
является зависимость функционирования рабочих мест
от надежности центральной миниЭВМ.
Подробно системы централизованной подготовки ал-
фавитно-цифровых данных рассмотрены в [10].
Децентрализованный метод подготовки
данных отличается от централизованного совмещением
функций записи и контроля данных на одном рабочем
месте и возможностью установки средств подготовки
данных в местах возникновения информации, а не в вы-
числительном центре. Внедрение децентрализованных
средств подготовки данных связано с созданием одно-
пультовых устройств подготовки данных на магнитной
ленте, кассетной магнитной ленте и гибких магнитных
дисках.
Первые децентрализованные устройства подготовки
данных на магнитной ленте ЕС9002 (ЕС9004) включали
в себя пульт оператора, лентопротяжный механизм,
устройство индикации и клавиатуру. С пульта оператора
можно задать 11 режимов работы и управления устрой-
ством. В режиме ввода данные с клавиатуры записыва-
ются на ленту поблочно (блок составляет 80 или 160 сим-
волов). После записи одного блока лента возвращается
назад, затем при повторном движении вперед данные,
воспроизведенные с ленты, сравниваются с данными,
находящимися в памяти. При несоответствии индици-
руется «сбой». В режиме контроля (верификация) блоки
информации воспроизводятся последовательно с ленты и
записываются в буферную память. Затем последователь-
но сравниваются два блока — записанный в буферную
память и повторно набранный оператором с клавиатуры.
Примером устройства подготовки данных на кассет-
ной магнитной ленте может служить ЕС9009, функцио-
нальные возможности которого близки к рассмотренным.
Недостатками первых устройств подготовки данных на
магнитной ленте (ЕС9002, ЕС9004) были несовершенство
индикации, низкий «интеллект» и сложность обеспечения
условия совместимости магнитных носителей при перено-
се их на ЕС ЭВМ.
Указанные недостатки были устранены при создании
устройств подготовки данных на гибких магнитных дис-
ках типа ЕС9050, ЕС9051 за счет применения микропро-
цессоров (рис. 1.2).
Современное устройство подготовки данных на гибких
магнитных дисках включает в себя алфавитно-цифровой
дисплей с клавиатурой, ориентированной на вид подго-
14
Рис. 1.2. Устройство подготовки данных на гибких магнитных дис-
ках ЕС9051 01
тавливаемого документа, микропроцессорный блок управ-
ления, по функциональным характеристикам соответст-
вующий микроЭВМ, два накопителя на гибких магнит-
ных дисках, печатающее устройство, адаптер для обеспе-
чения удаленной связи с ЭВМ и специализированное
программное обеспечение. Программное обеспечение
реализует функции обслуживания аппаратуры и процес-
сов пользователя, в том числе функции контроля данных
непосредственно в процессе клавишного ввода, инфор-
мационное обеспечение пользователя, обработку ошибок,
обеспечение визуального контроля вводимой информа-
ции, фиксацию и обработку ошибочных ситуаций, поиск
и редактирование данных на документе и на носителе.
Роль операторов при децентрализованном методе
подготовки данных резко отличается от роли операторов
вычислительного центра при централизованном методе.
Оператор, готовящий информацию на автономном уст-
ройстве подготовки данных на магнитном носителе, дол-
жен понимать значение информации, предназначенной для
15
записи, обнаруживать и исправлять ошибки, кодировать
информацию и выполнять запись на носитель.
Дальнейшее развитие средств подготовки данных пой-
дет, по-видимому, по пути использования распределен-
ной обработки информации. При этом в качестве уст-
ройств подготовки данных будут использоваться ПЭВМ
со специализированными клавиатурами и оптическими
читающими устройствами, связанные по каналам с цент-
ральными ЭВМ, причем на ПЭВМ будет выполняться
предварительная обработка информации с помощью
проблемно-ориентированного программного обеспечения.
Наиболее полно системы автоматизированной подго-
товки данных исследованы В. Н. Коновальчук [И].
В настоящее время новые устройства ввода-вывода на
бумажных носителях (перфокартах и перфолентах) уже
не разрабатываются, однако промышленность еще про-
должает выпускать устройство ввода с перфокарт
ЕС6015 с двумя механизмами ввода карт, работающи-
ми одновременно и независимо друг от друга со ско-
ростью считывания до 600 карт/мин, устройство ввода
перфокарточное ЕС6019М со скоростью считывания
1200 карт/мин и устройство ввода-вывода комбиниро-
ванное перфоленточное со скоростью считывания до
1500 строк/с и скоростью вывода информации 150 строк/с.
В состав машин ЕС и CM III и IV поколений перфо-
карточные и перфоленточные устройства не включаются.
В качестве устройств ввода-вывода данных с гибких
магнитных дисков и магнитных лент используются на-
копители, которые рассматриваются в кн. 9 настоящей
серии.
1.2. Печатающие устройства
Печатающие устройства (ПУ) занимают
ведущее место среди разнообразной номенклатуры пери-
ферийных устройств. Они используются в составе ЭВМ
всех типов, начиная от персональных ЭВМ и кончая
суперЭВМ.
Выпуск ПУ непрерывно возрастает; в 1987 г. он соста-
вил более 65 % от общего производства периферийного
и терминального оборудования. В частности, в США
в 1987 г. производство ПУ ударного принципа действия
увеличилось на 12 % по сравнению с 1986 г. (5130 млн.
дол. против 4580 млн. дол. соответственно).
В 1988 г. мировой парк печатающих устройств имел
16
следующую структуру: ПУ со скоростью печати более
1000 строк/мин — 10 %, ПУ со скоростью от 100 до
1000 строк/мин — 32—33 % и ПУ со скоростью менее
100 строк/мин — 57—58 %.
В зависимости от порядка вывода информации на
носитель записи различают посимвольные, построчные и
постраничные ПУ.
Посимвольные ПУ выводят алфавитно-цифро-
вую информацию на носитель записи последовательно
символ за символом, при этом за один цикл печати фор-
мируется один знак.
Построчные ПУ формируют и выводят за один
цикл печати всю строку, делая ее доступной для восприя-
тия пользователем сразу же после завершения процесса.
Постраничные ПУ формируют и выводят за
один цикл печати целиком страницу. Основное отличие
постраничных устройств состоит в том, что информация
к пользователю поступает сразу же отпечатанной на от-
дельной или соединенной с другими странице.
По принципу формирования изображений символов
на носителе записи различают литерные (полносим-
вольные) и матричные (знакосинтезирующие) ПУ.
В первых из них изображение формируют одновременно
по всей поверхности символа при единичном воздействии
на носитель записи печатающей головки, например мо-
лоточка. Во-вторых — изображение символов формиру-
ют из отдельных элементов — точек последовательно или
последовательно-параллельно при многократном воздей-
ствии на носитель записи.
Если на начальных этапах развития использовались
лИтёрные ПУ, то по мере развития техники печати, а
также расширения функциональных возможностей как
самих ПУ, так и управляющих ими ЭВМ, все большее
распространение получают знакосинтезирующие ПУ. Это
обусловлено возможностью последних практически неог-
раниченно расширять номенклатуру и число наборов
символов, печатаемых ПУ, возможностью вывода не
только алфавитно-цифровой, но и графической инфор-
мации, а также возможностью вывода многоцветных и
полутоновых изображений. При этом качество получае-
мого изображения благодаря возможности повышения
плотности печати во многих случаях не уступает полигра-
фическому.
Хотя широкие возможности матричной печати извест-
ны были практически на заре развития ЭВМ и техники
2—677
17
печати, реализованы они практически только с недавних
пор в связи с впечатляющими успехами микроэлектрон-
ной и микропроцессорной техники.
В качестве носителя записи в ПУ используют, как
правило, бумагу в виде рулонов или в пачках с краевой
перфорацией и без нее. Наряду с этим в постраничных
устройствах преимущественно применяют бумагу в виде
листов. Причем во многих даже низкопроизводительных
ПУ предусмотрена автоматическая подача листов на
печать.
Наибольшее распространение получили ПУ, исполь-
зующие в качестве носителя записи «обычную» бумагу,
хотя в ряде устройств применяют ударочувствительную,
электростатическую, электроэрозионную и другие «спе-
циальные» марки бумаги.
Преимущественное применение «обычной» бумаги
объясняется ее меньшей стоимостью, большей доступ-
ностью и, как правило, более высоким качеством печати
по сравнению с печатью на «специальной» бумаге.
Следует отметить, что под обычной часто понимают
бумагу широко распространенных марок, таких, как пис-
чая, типографская и др. Однако, как правило, рекомен-
дуют использовать в устройствах бумагу вполне опре-
деленных марок, обеспечивающих наилучшее качество
печати. При этом учитывают ее гладкость, белизну, сте-
пень проклейки, удельную плотность и многие другие
показатели.
Специальной обычно называют бумагу таких марок,
которая содержит дополнительные слои или добавки в
бумажную массу, благодаря чему обеспечиваются тре-
буемые термочувствительность, диэлектрические или
электропроводные свойства и др.
Большое влияние на технические показатели, конст-
руктивные особенности, эксплуатационные и другие ха-
рактеристики ПУ оказывает физический принцип — спо-
соб регистрации, на основе которого оно реализовано
[12]. При этом различают ПУ ударного и безударного
принципов действия.
По первому из них получают изображения сим-
вольной и графической информации в результате удара
по носителю записи органом записи — печатающим зна-
ком, молоточком, стержнем и т. п.
По второму из них изображение на носителе
записи получают в результате физико-химического или
другого вида воздействия на оконечный носитель записи,
18
поступающий к пользователю, или на некоторый проме-
жуточный носитель записи, входящий, как правило, не-
отъемлемой частью в состав ПУ. С промежуточного
носителя записи или с его помощью информацию пере-
носят на оконечный носитель записи.
ПУ ударного принципа действия. Эти ПУ имеют бо-
гатую предысторию, поскольку многие технические ре-
шения на первых этапах развития были заимствованы
из техники пишущих (печатающих) машинок с ручным
приводом.
При ударном принципе изображения на бумаге по-
лучаются механическим воздействием (ударом) печатаю-
щего элемента на бумагу, как правило, через красящую
ленту, из которой выдавливается краситель. В ряде
устройств используется прямая печать, при которой кра-
ситель (краска) наносится (накатывается) непосредст-
венно на поверхность литеры и далее при ударе перено-
сится на бумагу. При использовании ударочувствитель-
ной бумаги ее цвет изменяется без дополнительного крас-
коносителя.
ПУ ударного принципа действия разработаны двух
классов — посимвольные и построчные [5].
Посимвольные ПУ первоначально создавались
рычажного типа, в которых литера — рельефное изобра-
жение каждого знака закреплена на отдельном рычаге.
В дальнейшем в качестве литеро (шрифто) носителя
использовали шаровые и цилиндрические головки с лите-
рами на их поверхности. В последние годы получили
распространение лепестковые шрифтоносители, которые
представляют собой диск с радиально расположенными
по его периферии лепестками, на концах которых имеют-
ся литеры.
Во всех рассмотренных конструкциях шрифтоносителя
выборка знаков производится путем механического пе-
ремещения определенной литеры на ударную позицию.
Удар литеры по бумаге обеспечивается, как правило,
электромагнитным приводом.
В настоящее время наибольшее распространение
получают многоэлементные матричные печатающие го-
ловки, каждый печатающий элемент которых при воз-
действии на носитель записи создает отдельную точку;
комбинация точек формирует изображение знака.
Каждый печатающий элемент головки представляет
собой тонкий стержень, соединенный с автономным
быстродействующим электроприводом (электромагнит-
2*
19
Рис. 1.3 Посимвольное матричное печа-
тающее устройство ЕС7245
ным или пьезоэлектрическим). Печатающие элементы
располагаются в один или несколько рядов и, как
правило, вдоль движения носителя. При перемещении
такой головки поперек движения носителя и возбуждении
определенных элементов образуются отдельные знаки и
вся печатная строка (рис. 1.3). Сравнительные характе-
ристики матричных и лепестковых ПУ приведены в
табл. 1.1.
Таблица 1.1
Тип ПУ Быстродействие, знаков/с Разрешающая способность, точек/мм Уровень шума, дБ -А
С лепестковым шрифтоносителем ти- па «ромашка» Матричный 10—100 30—600 14,4—16,0 2,7—9,6 58—70 55—88
Построчные ПУ реализуются обычно одним из
следующих вариантов исполнения шрифтоносителя.
В литерных ПУ шрифтоноситель выполняют в виде
цилиндра или замкнутой ленты.
В первом случае образующая шрифтоносителя попе-
речна перемещению носителя записи. По окружности ци-
линдра для каждой печатной позиции имеются рельефные
изображения знаков. Выборка каждого знака производит-
ся при вращении цилиндрического шрифтоносителя, а пе-
чать — ударом по выбранной литере через красконоси-
тель и бумагу печатающим молоточком без остановки
шрифтоносителя — так называемая «печать на лету».
Недостатками ПУ с цилиндрическим шрифтоносителем
20
являются большая мас-
са последнего, его гро-
моздкость и практи-
ческая невозможность
замены шрифтов
(рис. 1.4).
Во втором случае
шрифтоноситель имеет
форму эластичной бес-
конечной ленты, пере-
мещаемой поперек дви-
жения носителя записи.
Так же как и для
цилиндрического шриф-
тоносителя, печать осу-
ществляется без оста-
новки шрифтоносителя
на печатной позиции.
Смена шрифта сравни-
тельно просто осущест-
вляется путем замены
ленточного шрифтоно-
Р и с. 1.4. Построчное печатающее
устройство ЕС7040
сителя.
В построчных матричных ПУ в отличие от посимволь-
ных матричных ПУ элементы формируются одновременно
для всех знаков и последовательно элемент за элементом
для каждого знака, а не последовательно-параллельно.
Печатающие элементы перемещаются поперек носителя
записи, причем на каждую печатную позицию приходится,
как правило, по одному печатающему элементу и по од-
ному электромагниту.
Как посимвольные, так и построчные ПУ ударного
принципа действия обеспечивают одно- и многоцветную
печать. Последнюю получают, используя красящую лен-
ту, у которой отдельные зоны пропитаны красителями
разных цветов. При этом печать разными цветами осу-
ществляется автоматической сменой зон красящей ленты.
ПУ ударного действия сравнительно просты по кон-
струкции, но имеют много элементов, работающих в
режиме больших динамических нагрузок. Этим обуслов-
лен ограниченный ресурс элементов и повышенный уро-
вень шума.
ПУ безударного принципа действия. Печатающие
устройства безударного принципа действия (БПУ) сво-
бодны от ряда недостатков ПУ ударного действия [13].
21
Применяются три класса БПУ— посимвольные, по-
строчные и постраничные. Во всех классах БПУ изоб-
ражения символьной и графической информации синте-
зируют из отдельных точек — элементов изображения с
плотностью записи (печати) от 3 до 32 точек/мм. По ско-
рости печати выпускаемые многочисленные модели
этих устройств значительно отличаются друг от друга —
от десятков символов в секунду в БПУ малой производи-
тельности до сотен тысяч символов в секунду в наиболее
быстродействующих моделях.
Наибольшее распространение при реализации БПУ
получили следующие способы регистрации: электрогра-
фический (электрофотографический); феррографический
(магнитографический); электростатический и его разно-
видность — электроионный; термический и струйный.
Ожидается, что эти же способы регистрации будут в
основном использоваться при создании БПУ и в даль-
нейшем.
Электрографические БПУ. В основе всех
электрографических БПУ лежит электрофотографический
способ регистрации, при котором создают скрытое элект-
рическое изображение на промежуточном носителе запи-
си с фотопроводниковым слоем на поверхности, визуали-
зируют это изображение мелкодисперсным красящим
порошком — тонером, получая при этом порошковое
изображение, которое затем переносят на оконечный но-
ситель записи — бумагу, где и закрепляют — фиксируют,
например, термическим способом. В электрографических
БПУ для создания скрытого электрического изображе-
ния на фотопроводниковый носитель записи действуют
электромагнитным излучением, источниками которого
могут быть лазеры, светодиоды, светоклапанные системы
или электронно-лучевые трубки.
В ряде случаев электрографические БПУ различают
по виду используемого в них источника излучения (ла-
зерные, светодиодные, светоклапанные или электронно-
лучевые ПУ).
В высокоскоростных лазерных ПУ [14] в качестве
источника излучения применяют газовые Не — Ne лазе-
ры; в средне- и низкоскоростных лазерных ПУ — полу-
проводниковые лазеры.
Во всех лазерных ПУ развертку лазерного луча
вдоль строки производят электромеханическим путем
с помощью вращающегося зеркального многогранника
или призмы.
22
Светодиодные и светоклапанные системы записи при-
меняют в средне- и низкоскоростных ПУ.
Светодиодные системы записи представляют собой
светодиодную линейку, излучение которой проецируется
с помощью объективов или самофокусирующих свето-
водов — граданов на промежуточный фотопроводнико-
вый носитель записи.
В светоклапанных системах записи электромагнитное
излучение, создаваемое, например, лампой накаливания,
проецируется на фотопроводниковый носитель записи
через световые затворы, например, магнитооптические
или жидкокристаллические.
Сопоставление рассмотренных оптических систем за-
писи [15] показывает, что по многим параметрам они
идентичны.
Электронно-лучевые системы записи в электрографи-
ческих ПУ в настоящее время применения не находят
из-за больших габаритов, низкой надежности, ограни-
ченного срока службы ЭЛТ.
В качестве промежуточного носителя электрографи-
ческих устройств используют, как правило, барабаны с
цилиндрической поверхностью, покрытой фотопроводни-
ковым слоем, — электрофотографические цилиндры.
В некоторых высокопроизводительных устройствах в ка-
честве промежуточного носителя используют гибкий
электрофотографический носитель, основой которого яв-
ляется пластмассовая, например майларовая, пленка,
покрытая фотопроводниковым слоем с металлическим
подслоем. Применение гибкого носителя усложняет
устройство, однако по сравнению с устройством с элект-
рофотографическим цилиндром снижает стоимость экс-
плуатационных расходов.
Основными требованиями, предъявляемыми к элект-
рофотографическим слоям, являются электрооптическая
чувствительность к электромагнитному излучению оп-
ределенного спектрального состава, воздействующему на
слой в процессе записи; достаточно высокое темновое
сопротивление; высокий электростатический контраст
скрытого электрического изображения; высокая изно-
состойкость (тиражеустойчивость) и др. В качестве фо-
топроводникового слоя применяют неорганические ве-
щества типа триселенида мышьяка, селен-теллура и дру-
гие или органические фотопроводниковые вещества, по-
вышая их чувствительность — сенсибилизируя их так,
чтобы обеспечить наибольшую чувствительность в диапа-
23
зоне длин волн электромагнитного излучения источника
света.
Скрытое электрическое изображение во всех совре-
менных моделях электрографических ПУ визуализируют
с помощью так называемой магнитной кисти одно- или
двухкомпонентным проявителем. В однокомпонентном
проявителе в состав частиц тонера наряду с красящим
веществом входит магнитная составляющая. В двухком-
понентном проявителе частицы тонера, содержащие кра-
сящее вещество, смешаны с более крупными магнитными
частицами носителя тонера и удерживаются на них в
результате трибоэлектрического взаимодействия.
При работе узла проявления с двухкомпонентным
проявителем из магнитной кисти постоянно удаляется
тонер. Для поддержания его постоянной концентрации
БПУ имеет средства контроля за концентрацией тонера
в проявителе, средства подачи тонера в узел проявления
и равномерного распределения тонера в проявителе.
Перенесенное с промежуточного носителя записи на
оконечный (бумажный) порошковое изображение зак-
репляют — фиксируют. В подавляющем числе моде-
лей электрографический БПУ для закрепления изобра-
Р и с 15. Постраничное элект-
рографическое печатающее уст-
ройство ЕС7231М
жения используют терми-
ческий или термосиловой
способы фиксации. Пер-
вый из них применяется
только в отдельных моде-
лях низко- и среднеско-
ростных БПУ. Второй
способ, при котором носи-
тель с порошковым изоб-
ражением прокатывают
между двух нагретых ва-
лов, применяется в боль-
шинстве низко-, средне- и
высокоскоростных уст-
ройств, так как он обеспе-
чивает высокое качество
закрепления, более низ-
кое по сравнению с дру-
гими способами закрепле-
ния потребление энергии,
практически полную про-
тивопожарную безопас-
ность (даже при аварий-
24
ных ситуациях бумага, застрявшая между закрепляю-
щими валами, не загорается, так как температура
валов не превосходит для разных моделей устройств
120—200 °C).
Во всех высокоскоростных и некоторых среднескорост-
ных устройствах в качестве оконечного носителя записи
используют рулонную бумажную ленту, а также ленту,
сложенную в пачку с поперечными насечками и краевой
перфорацией. В ряде моделей устройств предусмотрена
рубка ленты на отдельные листы и обрезка краевой пер-
форации с последующей сортировкой отпечатанных ма-
териалов. Это резко упрощает подготовку отпечатанных
материалов для пользователя. Общий вид постраничного
печатающего устройства ЕС7231М показан на рис. 1.5.
Во всех низкоскоростных устройствах печать ведется
на листовой бумажный носитель форматов А4, АЗ и др.
Листы поступают из подающих кассет емкостью 250—
500 листов. В ряде устройств имеется по две подающих
кассеты — одна для формата АЗ, другая — для форма-
та А4.
В некоторых БПУ наряду с выводом информации,
поступающей от ЭВМ, предусмотрено также копирова-
ние документов. При этом используются две системы
формирования изображений — лазерная система, управ-
ляемая сигналами от ЭВМ, и оптическая проекционная
система, выполненная по традиционной схеме.
В зависимости от назначения устройства, его быстро-
действия и особенностей использования в широких преде-
лах изменяются структурная схема блока управления
устройством и объем его внутренней памяти. Высоко-
скоростные устройства, обслуживающие мощные ЭВМ,
оснащаются буферной памятью объемом в несколько
страниц; растровой памятью, в которой формируется
электрический образ регистрируемого изображения; гене-
ратором символов; преобразователями векторной формы
описания графики в растровую, а также мощной систе-
мой контроля и диагностики состояния устройства.
В средне- и низкоскоростных устройствах часть функций
перекладывается на ЭВМ и ПЭВМ, в частности преоб-
разованию «вектор — растр», и упрощается обмен инфор-
мацией с ЭВМ.
В большинстве устройств предусматриваются интер-
фейсы RS232 и Centronics.
Практически все электрографические БПУ предназ-
начены для одноцветной (черно-белой) печати, хотя
25
в дальнейшем возможно распространение и многоцвет-
ных устройств.
Феррографические БПУ. Структурные схемы
феррографических устройств аналогичны схемам электро-
графических устройств. Здесь также создают скрытое
изображение на промежуточном носителе записи, которое
затем визуализируют мелкодисперсным порошком — то-
нером, переносят его на бумажный носитель и закрепля-
ют. Основное отличие между этими типами устройств
состоит в том, что в феррографических БПУ создают
скрытое магнитное, а не электрическое изображение.
Для этого в качестве промежуточного носителя записи
в феррографических БПУ используют магнитные бараба-
ны или ленты; для записи информации применяют много-
дорожечные блоки магнитных головок; тонер обязатель-
но должен быть магниточувствительным.
Поскольку в качестве промежуточного носителя,
как правило, используют магнитные барабаны с метал-
лическим рабочим слоем, их износоустойчивость на много
порядков выше, чем у фотопроводниковых носителей,
применяемых в электрографии.
В связи с тем что в феррографических БПУ не надо
защищать рабочую зону от воздействия света, конструк-
ция этих устройств получается более простой, при этом
улучшаются условия их регулировки и обслужива-
ния.
Отмеченные достоинства феррографии обусловили ин-
терес к ней разработчиков БПУ [16]. На коммерческий
рынок выпущено несколько моделей феррографических
устройств среднего быстродействия.
Основная проблема феррографических устройств
практически всех разновидностей — это обеспечение эф-
фективного взаимодействия магнитных головок с маг-
нитным носителем. Для этого необходимо сократить
до минимума зазор между рабочей поверхностью маг-
нитной головки и носителя (по крайней мере, до 0,01 —
0,02 мм). Однако наличие мелкодисперсного тонера,
также взаимодействующего с магнитным носителем,
приводит к тому, что промежуток между магнитной
головкой и носителем постепенно заполняется тонером.
При этом либо увеличивается зазор, либо усиленно из-
нашивается магнитная головка, либо происходит и то и
другое. Диапазон распространения феррографических
устройств будет определяться тем, насколько эффектив-
ной окажется конструкция магнитной головки и удачны-
26
ми решения по предотвращению засорения зазора маг-
нитная головка — магнитный носитель записи.
Электростатические БПУ. Электростатичес-
кая регистрация состоит в создании скрытого электри-
ческого изображения на диэлектрической поверхности
оконечного или промежуточного носителя [17].
Наибольшее распространение получили электроста-
тические БПУ без промежуточного носителя. В них за-
пись ведется на специальную электростатическую бумагу,
рабочая поверхность которой имеет тонкий диэлектри-
ческий слой, а основа бумаги пропитана гидрофильными
солями, позволяющими получить требуемую для нее
влажность и электропроводность. Для записи информа-
ции на такой носитель используют одно-, двух- и много-
рядные записывающие головки, представляющие собой
блок тонких (диаметром около 0,1 мм) электродов, рас-
положенных соответственно в один-два ряда и более.
При подаче высоковольтного импульса напряжения меж-
ду записывающим электродом и противоэлектродом об-
разуется на диэлектрической поверхности бумаги эле-
мент скрытого электрического изображения. Далее элект-
ростатическая бумага протягивается через узел проявле-
ния, в котором диспергированные в жидкой органической
среде частицы красителя визуализируют скрытое изобра-
жение. Плотность записи в таких устройствах составляет
4—8 точек/мм и более. Скорость регистрации опреде-
ляется скоростью записи, проявления и высыхания раст-
ворителя. Обычно электростатическая бумага движется
в устройстве со скоростью 10—50 мм/с, хотя известны
отдельные устройства, в которых она перемещается со
значительно большей скоростью (до 250 мм/с).
Современная технология производства электростати-
ческой бумаги позволила снизить ее стоимость до уровня
высококачественной типографской бумаги.
Основная область применения электростатических
БПУ без промежуточного носителя — вывод графической
информации, включая схемную и конструкторскую доку-
ментацию. Возможность вывода информации на широкий
(свыше 1000 мм) носитель делает электростатические
устройства особенно полезными в системах автоматизи-
рованного проектирования.
Наибольший интерес представляют устройства с мно-
гоцветным (4—7 цветовых оттенков и более) выводом
информации. Для уменьшения габаритных размеров,
массы и стоимости устройств многоцветную печать, как
27
правило, получают при многократном проходе бумаж-
ного носителя мимо одних и тех же записывающих го-
ловок, подключенных к единому блоку управления. Из-
менение цвета изображения достигается включением при
каждом проходе носителя соответствующего узла прояв-
ления.
Практическое применение находят электростатические
устройства с промежуточным носителем. Их особенность
состоит в том, что скрытое электрическое изображение
получают на цилиндре с диэлектрическим покрытием,
которое проявляют мелкодисперсным тонером, аналогич-
ным используемому в электрографических устройствах.
Термические БПУ. Способ термопечати основан на
двух принципиально различных схемах — без промежу-
точного (донорного) носителя и с промежуточным но-
сителем. Для реализации каждой из них локально воз-
действуют на оконечный или промежуточный носитель
теплотой, выделяемой записывающей (термопечатаю-
щей) головкой, которая содержит от нескольких еди-
ниц до нескольких тысяч отдельных элементов.
В термопечатающих БПУ, выполненных по первой
схеме (без донорного носителя), оконечный носитель —
бумага — покрыта или пропитана теплочувствительным
веществом, которое при локальном нагреве в результате
термохимической реакции изменяет цвет, образуя визу-
ально наблюдаемое изображение точки. Достоинством
устройств, выполненных по схеме с термочувствительной
бумагой, является их простота. Кроме механизма пере-
мещения бумаги в контакте с термопечатающими голов-
ками и в некоторых случаях — механизма перемещения
головки в таких устройствах практически отсутствуют
какие-либо подвижные элементы. По этой причине, а
также в силу малой энергоемкости процесса записи уст-
ройства этого типа нашли преимущественное применение
в первую очередь в малоразрядных калькуляторах и
персональных ЭВМ для посимвольного или построчного
вывода информации.
К недостаткам устройств, выполненных по первой
схеме, относятся сравнительно невысокое качество изоб-
ражения (плотность записи обычно не более 3—5 то-
чек/мм), повышенная в 2—3 раза по сравнению с обыч-
ными потребительскими сортами бумаг стоимость тер-
мобумаги, ограниченность ресурса термопечатающих го-
ловок, чувствительность бумаги к изменениям темпера-
туры окружающей среды, особенно при длительном хра-
28
нении. Правда, надо отметить, что последний недостаток
для большинства современных марок бумаги преодолен.
Кроме того, устранен серый или цветной фон бумаги,
повышена контрастность получаемого изображения. Тем
не менее число моделей ПУ, предназначенных для печати
на термочувствительную бумагу, постоянно уменьшается.
Термопечатающие БПУ, выполненные по второй схе-
ме, находят все большее распространение. По этой схеме
между термопечатающей головкой и оконечным носите-
лем, в качестве которого используют бумагу, пластмас-
совую пленку (часто прозрачную) и т. п., размещают
донорный носитель — копировальную пленку. Последняя
представляет собой тонкую (толщиной 5—10 мкм) пласт-
массовую планку (например, лавсановую), покрытую со
стороны, обращенной к оконечному носителю, красящим
слоем. Особенностью этого слоя является низкая (менее
100 °C) температура оплавления связующего вещества
красящего слоя, в котором диспергирован краситель.
При контакте оконечного носителя с красящим слоем
донорного носителя и при кратковременном прогреве
его термопечатающей головкой красящий слой локально
оплавляется и практически полностью переходит на око-
нечный носитель, создавая на нем элемент изображения.
Его цвет определяется цветом красящего вещества. При
последовательном переносе элементов на один и тот же
оконечный носитель с донорных носителей разных цветов
получают многоцветные изображения. Допускается нало-
жение одних отпечатков на другие, что расширяет цве-
товую гамму изображения.
Преимуществами рассмотренной схемы термопечати
являются высокое качество получаемых изображений
(плотность записи в отдельных устройствах достигает
6—12 элементов изображения/мм), высокая контраст-
ность получаемых изображений, практически любая цве-
товая гамма изображений, возможность печати практи-
чески на все известные носители информации, отсутствие
фона на пробельных местах изображения и др. Ввиду
того, что термопечатающая головка контактирует с по-
верхностью нейтральной в химическом отношении пласт-
массовой пленки, имеющей высокую гладкость, срок
службы головки на много порядков больше, чем срок
службы головок, используемых в устройствах, выпол-
ненных по первой схеме.
Недостатками второй схемы термопечати являются
большой расход донорного носителя для одноцветных
29
устройств, равный, а для многих многоцветных — по
крайней мере в три раза превосходящий расход оконеч-
ного носителя, и повышенная сложность устройства. По-
следнее объясняется тем, что помимо механизма переме-
щения оконечного носителя печатающее устройство
должно содержать еще и механизм перемещения донор-
ного носителя. Для многоцветных устройств должны
быть предусмотрены также средства возврата оконечного
носителя и его точного позиционирования в исходное
перед записью состояние, что необходимо для обеспече-
ния точного совмещения цветов, а также механизм от-
вода термопечатающей головки и донорного носителя от
оконечного при возвратном движении его. В ряде уст-
ройств имеется механизм автоматической отрезки листов
после завершения цикла многоцветной печати.
В возможной схеме реализации такого БПУ (рис. 1.6)
оконечный носитель 1 перемещается в процессе печати
поступательно совместно с донорным носителем 2 мимо
многоканальной термопечатающей головки 3. При воз-
буждении ее от блока управления 7 отдельные резистив-
ные элементы головки нагреваются, расплавляют свя-
зующее вещество красящего слоя 4 донорного носителя,
Рис. 1.6. Схема действия термического печатающего устройства с
донорным носителем
30
в результате чего на оконечном носителе образуется
одноцветное изображение 8. Для получения многоцвет-
ного изображения термопечатающая головка 3 и донор-
ный носитель 2 отводятся от оконечного носителя /, ко-
торый возвращается в исходное состояние. Одновременно
поступательно протягивается донорный носитель так, что-
бы к очередному циклу печати подготовить его участок 5
с другим задаваемым программой цветом. При этом каж-
дому участку донорного носителя определенного цвета
соответствуют нанесенные на него кодовые отметки 6.
После завершения рассмотренных подготовительных опе-
раций термопечатающая головка и донорный носитель
вновь поджимаются к оконечному носителю, включается
привод его поступательного движения и обеспечивается
печать очередным цветом. Для получения 7-цветного
изображения осуществляют три цикла печати синим,
пурпурным и желтым цветами на каждом из циклов.
Струйные БПУ. Длительное время высказывались
сомнения по поводу возможности практической реализа-
ции струйных БПУ. Причиной этому было характерное
для них засорение сопл, из которых выбрасываются кап-
ли чернил — краски, посторонними включениями или
при длительных паузах в работе — засыхание чернил в
соплах. При этом работа струйной головки либо полностью
прекращалась, либо становилась нестабильной. В настоя-
щее время перечисленные недостатки практически преодо-
лены.
Структурное отличие струйных БПУ от ПУ ударного
действия заключается в конструкции печатающей головки,
используемом красконосителе и способе его подачи.
В настоящее время струйные ПУ выпускаются только
последовательного действия (посимвольные или растро-
вые) .
В струйных ПУ используют два принципиально раз-
личных подхода к формированию чернильных (крася-
щих) капель.
При первом подходе формируют непрерыв-
ную капельную струю, причем каждой из капель при вы-
лете из сопла сообщается определенный электрический
заряд. Пролетая через одну или две пары отклоняющих
электродов, каждая из капель в соответствии с управ-
ляющими сигналами изменяет траекторию полета и по-
падает на требуемую позицию оконечного носителя, фор-
мируя отдельный элемент изображения, или попадает
в улавливатель, откуда собранные чернила перекачива-
31
ются насосом в резервуар (емкость с чернилами) и вновь
подаются к соплу. В различных системах формирования
капельной струи диаметр сопла имеет величину от 30
до 100 мкм. Давление, необходимое для образования
струи, в зависимости от диаметра сопла составляет от
3 до 30 атм. Для повышения разрешающей способности
и получения полутоновых изображений иногда создают
изображения не основными каплями, а следующими за
ними сателлитами — микрокаплями, диаметр которых
намного меньше диаметра выходного отверстия сопла.
Реализация струйной печати в соответствии с первым
подходом достаточно сложна, так как требует введения
в состав устройства гидросистемы, поддерживающей дав-
ление у соплового отверстия с точностью до нескольких
процентов; системы регулирования температуры чернил
для устранения влияния изменения вязкости на скорость
каплеобразования, источников постоянного и управляе-
мого высоковольтного напряжения и т. д.
При втором подходе к формированию капель,
используемом в подавляющем большинстве современных
струйных ПУ, капля генерируется по запросу, т. е. с пос-
туплением одиночного управляющего импульса из отвер-
стия сопла вылетает только одна капля. Частота гене-
рации капель по запросу ниже, чем при генерации непре-
рывной капельной струи, и не превышает 2,5—3 кГц.
Поэтому для достижения приемлемой скорости печати
используют многосопловые струйные головки. Число сопл
в головках чаще всего равно 9—12, однако для получе-
ния высококачественной печати число сопл увеличивает-
ся до 30, 50 и более. Плотность печати в струйных БПУ
составляет 4—12 точек/мм.
Использование многоканальной струйной головки с
генерацией капель по вызову исключает необходимость
в отклонении капель. Для генерации капель по вызову
в канале с чернилами, сопряженном с выходными от-
верстиями сопл, возбуждают ударную волну, которая,
дойдя до отверстия сопла, выбрасывает каплю. В струй-
ных головках наиболее широко распространены два спо-
соба создания ударной волны — возбуждение пьезоэле-
мента и нагревание микрорезистора.
Головка, работающая по способу возбуждения пьезо-
элементом, содержит цилиндрический пьезоэлемент, ох-
ватывающий капиллярную трубку, которая заполнена
чернилами. С одного конца капиллярная трубка окан-
чивается соплом, к другому концу через фильтр подклю-
32
чена емкость с чернилами. Внутренняя и внешние ци-
линдрические поверхности пьезоэлемента имеют токопро-
водящие покрытия, к которым подключают источник им-
пульсного управляющего напряжения.
Для получения требуемой плотности печати концы ка-
пиллярных трубок с сопловыми отверстиями располагают
в плоскости по одной, двум или нескольким параллель-
ным линиям. В двух последних случаях сопла каждого
ряда располагаются между соплами других рядов. Такая
конструкция струйных головок использована, например,
в устройстве фирмы Siemens.
Достоинством головок с пьезоприводом .(пьезоструй-
ных головок) является практически неограниченный срок
их службы. По мере расходования чернил заменяют бал-
лончик, который выполняют герметизированным, чтобы
предотвратить растворение газов из воздуха. В против-
ном случае растворенный газ демпфирует распростране-
ние ударной волны и нарушает работоспособность го-
ловки.
Недостатками пьезоструйной головки являются ее
сложность и повышенная трудоемкость при изготовлении.
Существенно проще по конструкции головка с нагре-
Рис 1.7. Термоструйная печатающая головка
3—677
33
ваемым терморезистором (термоструйная головка), из-
готовляемая с использованием современных технологий.
Головка (рис. 1.7) состоит из сопловой пластины /,
тонкопленочной платы 2, корпуса 3 и резинового колпач-
ка 4 — резервуара для чернил. Сопловая пластина имеет
сопловые отверстия 6, расположенные над микрорезис-
торами 5 тонкопленочной платы. Пространство между
платой и пластиной постоянно заполняется чернилами
из резинового колпачка [20].
Головка работает следующим образом. При пропуска-
нии тока через микрорезистор его температура за 1 —
2 мкс повышается примерно до 300 °C, чернила вскипа-
ют, образуя над резистором газовый пузырек, который
выбрасывает каплю чернил из сопла. В зависимости от
качества поверхности соплового отверстия траектория
полета капли различна и не совпадает с осевой линией
сопла. Поэтому оконечный носитель располагают на рас-
стоянии 0,3—0,5 мм от сопловой пластины во избежание
разброса капель, генерируемых разными соплами.
Разновидностью рассмотренной головки является го-
ловка, работающая с твердым красящим веществом [21],
которое при нагревании плавится, переходит в жидкое
состояние и в виде капли выбрасывается на бумагу, об-
разуя изображение. При плотности записи 20 точек/мм
достигается скорость печати 200—400 знаков/с.
Струйный способ позволяет реализовать не только
одноцветную, но и многоцветную печать. Для этого в
блоке головок располагают, как правило, четыре группы
сопл, каждая из которых связана с емкостью, заполнен-
ной чернилами одного из четырех цветов: черного, си-
него, пурпурного и желтого, что позволяет получать
7-цветные изображения. При тонкой дозировке и фор-
мировании одного элемента изображения из большого
количества микрокапель получают изображения, состоя-
щие из еще большего числа цветов.
Сравнительно недавно предполагалось, что выпуск
печатающих устройств, особенно ударного принципа дей-
ствия, будет сокращаться, однако массовое внедрение
ПЭВМ привело к росту производства ПУ. Так, японские
фирмы во второй половине 80-х годов удвоили выпуск
печатающих устройств. Наибольшее развитие в ближай-
шие годы получат безударные печатающие устройства:
постраничные электрографические (лазерные и свето-
диодные) и посимвольные струйные с термоприводом,
в том числе для многоцветной печати.
34
1.3. Устройства ввода
графической информации
Значительная часть конструкторской доку-
ментации на изделие, как правило, представляется в
графической форме, поэтому для эффективного исполь-
зования средств вычислительной техники в процессе
проектирования требуется обеспечить возможность пре-
образования графической информации (ГИ) к цифрово-
му виду, удобному для ее дальнейшей обработки в ЭВМ.
Процесс преобразования осуществляется с помощью
устройств ввода графической информации (УВГИ). Ус-
ловно его можно разделить на четыре этапа: поиск
изображения на носителе информации; выделение эле-
ментов изображения, подлежащих кодированию; преоб-
разование координат точек кодируемого изображения в
цифровую форму; передача цифрового описания элемен-
тов изображения по каналу связи в ЭВМ для дальней-
шей обработки.
В отечественной и зарубежной практике использу-
ется множество типов устройств ввода графической
информации, которые могут быть классифицированы по
степени автоматизации поиска и выделения элементов
изображения [22].
По степени автоматизации поиска и выделения эле-
ментов изображения устройства ввода графической ин-
формации делятся на два больших класса: автомати-
ческие и полуавтоматические.
В полуавтоматических устройствах
ввода графической информации функции поиска и выде-
ления элементов изображения возлагаются на человека-
оператора, а преобразование координат считываемых то-
чек выполняется автоматически.
В автоматических устройствах процесс
поиска и выделения элементов изображения осуществ-
ляется без участия человека. Эти устройства строятся
либо по принципу сканирования всего изображения с
последующей его обработкой и переводом из растровой
формы представления в векторную, либо по принципу сле-
жения за линией, обеспечивающей считывание графичес-
кой информации, представленной в виде графиков, диаг-
рамм, контурных изображений. Возможности последних
устройств ограничены числом пересечений, типом линий
и характером распределения элементов изображения на
поле чертежа.
з*
35
Полуавтоматические устройства кодирования графи-
ческой информации. В зависимости от физического
принципа, положенного в основу определения местопо-
ложения указателя координат на рабочем поле устрой-
ства, полуавтоматические УВГИ можно разделить на
группы: фотоэлектрические; акустические; электромаг-
нитные; магнитострикционные и др.
С точки зрения конструктивного исполнения устрой-
ства можно разделить на два типа:
— электромеханические с жестким креплением указа-
теля координат;
— устройства со свободно перемещаемым указателем
координат.
Основой электромеханических устройств
является механическая координатная система, представ-
ляющая собой стол с перемещающейся по одной из
координат траверсой. По траверсе перемещается каретка
с указателем координат. Координатная система механи-
чески связана с датчиками линейного или кругового пе-
ремещения, выполняемыми чаще всего на основе электро-
магнитного (линейные индуктисины, сельсины, синусно-
косинусные трансформаторы) или оптомеханического (ко-
довые диски, «муаровые линейки», интерферометрические
датчики) принципа действия. Точность электромеханичес-
ких устройств определяется в основном качеством из-
готовления механических узлов, а разрешающая спо-
собность — чувствительностью применяемых датчиков
перемещения.
Электромеханические устройства, как правило, отли-
чает повышенная точность измерения координат, что поз-
воляет использовать их как поверочное (технологичес-
кое) оборудование. Эти устройства, построенные, напри-
мер, на основе интерферометрических линейных датчиков
и прецизионных механических узлов, обеспечивают точ-
ность измерения координат до 0,01 мм. Кроме того, не-
которые устройства снабжаются телевизионной передаю-
щей камерой, установленной на координатной системе,
обеспечивающей 10-кратное увеличение кодируемого
участка изображения. Из отечественных устройств та-
кого типа следует отметить устройство ЭМ-709, снабжен-
ное оптическими фотодатчиками (кодовыми дисками) и
имеющее точность кодирования порядка 0,2 мм; устрой-
ство АП-6261, выполненное на базе линейных индукти-
синных датчиков и имеющее точность порядка 0,1 мм
при разрешающей способности 0,025 мм.
36
К недостаткам устройств этого типа снедует отнести
необходимость ручного перемещения достаточно тяжелой
механической координатной системы, что требует опреде-
ленных усилий со стороны оператора и ухудшает эргоно-
мические характеристики устройства.
Развитием устройств данного типа явились полуавто-
матические УВГИ с управляемым механизмом перемеще-
ния координатной системы. При этом управление переме-
щением координатной системой осуществляется либо за
счет слежения за положением каретки, индуктивно свя-
занной со свободно перемещаемым визиром, либо с по-
мощью рукоятки (джойстика), управляющей перемеще-
нием координатной системы посредством шаговых двига-
телей (обратимый графопостроитель). Применение меха-
нического привода позволяет освободить оператора от не-
обходимости перемещения координатной системы, но
ухудшает точностные характеристики таких устройств
примерно до 0,2 мм.
Устройства ввода графической ин-
формации со свободно перемещаемым
указателем координат (планшеты — рис. 1.8)
отличаются значительно большим удобством эксплуата-
ции, но, как правило, имеют меньшую точность и разре-
шающую способность, чем электромеханические. Однако
сравнительно невысокая стоимость и хорошие эксплуата-
ционные показатели качества этих устройств привели к
тому, что их доля в последние годы составила примерно
80 % от общего числа выпущенных устройств ввода гра-
фической информации. Точность определения координат
в этих устройствах сравнительно невысока и составляет
Рис. 1.8. Дисплейный планшет ПД6053, подключенный к персо-
нальному компьютеру ПК8020.01
37
примерно 0,3—0,4 мм при разрешающей способности
0,125—0,25 мм. Однако низкая стоимость (500—
1000 дол.) по сравнению с электромеханическими устрой-
ствами (10—30 тыс. дол.) позволила эффективно исполь-
зовать эти устройства в составе интерактивных графиче-
ских комплексов в качестве дисплейных планшетов. Ос-
новное назначение этих устройств состоит в управлении
перемещением маркера на экране графического дисплея
и вводе смысловой информации с бланков «меню», кото-
рые размещаются на рабочей поверхности планшета.
Дисплейные планшеты оказались значительно более
удобными в работе, чем используемые ранее рычажный
(джойстик) и шаровой (трекболл) указатели перемеще-
ний, а также «световое перо» (в режиме указания места
на экране), так как при работе с планшетом оператор
производит действия, аналогичные тем, которые он при-
вык делать при рисовании или письме на обычной бумаге
обычной ручкой и ему не требуется вырабатывать специ-
альные навыки для работы с таким устройством.
Требования по точности и разрешающей способности,
предъявляемые к дисплейным планшетам, как правило,
определяются разрешающей способностью дисплеев, ко-
торая составляет для лучших образцов 0,125—0,2 мм, что
вполне соответствует точностным характеристикам этих
устройств.
Наиболее простыми с точки зрения используемых фи-
зических принципов устройствами ввода графической ин-
формации являются звуковые планшеты, опре-
деление координат в которых производится путем измере-
ния времени распространения звуковой волны, возбужда-
емой искровым разрядником, который установлен на кон-
чике указателя координат и выполнен в виде карандаша,
до микрофонов, расположенных по краям планшета.
В ряде зарубежных магнитострикционных устройств
используются магнитострикционные свойства материала,
из которого изготовлено рабочее поле планшета. При
возбуждении ультразвуковой волны внутри предвари-
тельно намагниченного магнитострикционного материала
в месте прохождения фронта волны намагниченность
изменяется. Это изменение напряженности магнитного
поля улавливается катушкой индуктивности, располо-
женной в указателе координат, и преобразуется в элект-
рический сигнал, свидетельствующий о том, что фронт
ультразвуковой волны находится под катушкой. Опреде-
ление координат в этих устройствах производится так же,
38
как и в звуковых, — путем измерения времени распрост-
ранения фронта ультразвуковой волны от края планшета
до указателя координат.
Точностные характеристики рассматриваемых уст-
ройств относительно невысоки вследствие сильной зави-
симости скорости распространения волны от внешних
факторов, в частности от температуры, давления, влаж-
ности, неизотропности структуры материала, движения
воздушной среды в помещении.
Важное место среди устройств ввода графической ин-
формации со свободно перемещаемым указателем коор-
динат занимают устройства, называемые сеточными план-
шетами. По своим точностным характеристикам они за-
нимают промежуточное положение между электромехани-
ческими и акустическими устройствами, а некоторые об-
разцы сеточных планшетов имеют характеристики, близ-
кие к характеристикам лучших образцов электромехани-
ческих устройств.
Рабочее поле таких устройств представляет собой
координатную сетку взаимно ортогональных изолирован-
ных проводников, закрепленных на рабочей поверхности.
При протекании переменного электрического тока по про-
водникам координатной сетки вокруг них возникает пере-
менное электромагнитное поле, преобразуемое кольцевым
индукционным датчиком в измерительные сигналы, по ко-
торым судят о местоположении датчика по отношению к
координатным шинам планшета. В зависимости от того,
какая из составляющих электромагнитного поля участву-
ет в формировании измерительного сигнала, эти устрой-
ства делятся на емкостные, в которых преобразуется
электрическая составляющая электромагнитного поля, и
индукционные, в которых преобразуется магнитная со-
ставляющая.
В емкостных сеточных планшетах ука-
затель координат выполнен в виде штыревого зонда, сое-
диненного с колебательным контуром, имеющим высокое
резонансное сопротивление на частоте измерительного
сигнала. На практике емкостные сеточные планшеты
не получили широкого распространения из-за сложности
обеспечения высокой помехозащищенности (для обеспе-
чения достоверности результатов измерения в этих уст-
ройствах используются специальные приемы кодирова-
ния, в частности код Грея). Кроме того, на этих устрой-
ствах нельзя кодировать документы, выполненные каран-
дашом, так как графит как токопроводящий материал
39
Таблица 1.2
Наименование характеристики Типы устройств
ЭМ719 СМ6404 ТС6050 ТС6051 ПД6053
Размер рабочего поля, мм 1200X860 860X600 600X450 860X600 300X300
Разрешающая способность, мм 0,025 0,10 0,025 0,10
Абсолютная по- грешность считыва- ния, мм ±0,10 ±0,40 ±0,20 ±0,40
Наличие микроЭВМ в составе устройства Нет Есть СМ 1800 Нет Есть 1816ВМ35
Тип интерфейса Электро- ника 125 Стык 2 Стык 2 ИРПР Стык 2
Наименование комплекса, в кото- рый входит устройст- во Кулон АРМ2-01 ЕС7980 КУВТ Корвет, ЕС7955
вносит погрешность в измерение электрической составля-
ющей поля.
В индукционных сеточных планшетах
преобразование магнитной составляющей поля в электри-
ческий измерительный сигнал происходит в индукцион-
ном кольцевом датчике, имеющем малое выходное сопро-
тивление. Помехозащищенность такого датчика выше,
чем у емкостного, что позволяет получить более высокую
разрешающую способность устройства без использования
специальных приемов кодирования сигналов, возбуждаю-
щих координатные шины планшета. Считывание инфор-
мации на таких устройствах может производиться с лю-
бых немагнитных носителей, что расширяет их область
применения по сравнению с емкостными сеточными план-
шетами [23].
В конце 70-х — начале 80-х годов в СССР были раз-
работаны и внедрены в производство устройства кодиро-
вания графической информации ЭМ709, ГАРНИ, ПКГИО,
ЭМ719. Три первых устройства использовались в составе
комплексов автоматизированных рабочих мест разработ-
чика (АРМ-Р) и конструктора (АРМ-М). Устройство
ЭМ719 использовалось в качестве устройства кодирова-
ния эскизов топологий печатных плат и больших интег-
ральных схем в комплексе «Кулон».
40
В последние годы к этому ряду устройств добавились
устройства СМ6404, ТС6050, ТС6051, а также дисплей-
ные планшеты ЕС7065/С007 и ПД6053. Сравнительные
характеристики этих устройств приведены в табл. 1.2.
Для устройств, соответствующих современному уровню
развития техники, характерно наличие высокого уровня
интеллекта при сравнительно малых габаритных разме-
рах и массе. Это достигается путем встраивания внутрь
устройства одноплатных или даже однокристальных мик-
роЭВМ, позволяющих реализовать в устройстве несколь-
ко режимов работы, например режим поточечного (од-
нократного) вывода координат точек, режим непрерывно-
го считывания координат, непрерывный инкрементальный
режим, при котором выдача координат происходит каж-
дый раз по достижении любой из считываемых коорди-
нат величины наперед заданного значения инкремента
(0,1; 0,2; 0,3 мм и т. д.), режим выдачи координат место-
нахождения координатного указателя по запросу из ЭВМ,
диагностический режим и др.
МикроЭВМ позволяет также осуществлять выдачу
значения координат как в двоичном, так и в символиче-
ском формате в зависимости от характера решаемых за-
дач и типа используемой аппаратуры.
В последних разработках дисплейных планшетов наря-
ду с перечисленными чисто планшетными режимами вы-
дачи абсолютных значений координат точек появляются
режимы, имитирующие работу так называемых коорди-
натных манипуляторов типа «мышь», используемых толь-
ко как средство перемещения маркера на экране графи-
ческого дисплея. Реализация новых возможностей позво-
лила существенно расширить область использования
дисплейных планшетов совместно с ПЭВМ.
Основные требования, предъявляемые к техническим
параметрам, функциональным характеристикам и услови-
ям эксплуатации полуавтоматических устройств, регла-
ментированы ГОСТ 24593—87 «Устройства ввода графи-
ческие для электронных вычислительных машин».
К перспективным направлениям, в которых ведется в
настоящее время и будет проводиться в дальнейшем со-
вершенствование полуавтоматических устройств ввода
графической информации, относится уменьшение объема
электронной аппаратуры за счет более широкого исполь-
зования специальных заказных БИС, сочетающих в себе
функции аппаратного и программного управления уст-
ройством. В свою очередь, снижение объема электронно-
41
го оборудования уменьшает массу устройств, снижает
энергопотребление, повышает надежность и ремонтопри-
годность устройств, снижает стоимости и, как следствие,
расширяет области их применения в различных сферах
народного хозяйства.
Устройства автоматического считывания графической
информации. Полуавтоматические устройства ввода гра-
фической информации позволяют кодировать практиче-
ски любые виды графических изображений и в этом
смысле они универсальны. Однако процесс кодирования
изображений сложных, нестандартных объектов, таких,
как данные аэрофотосъемки, топографические карты,
данные сейсморазведки, лекальные профили и другая по-
добная информация, на полуавтоматических устройствах
отличается высокой трудоемкостью, требует исключитель-
ного внимания и постоянного контроля со стороны опера-
тора и поэтому становится малоэффективным. А ввод в
ЭВМ машинописной или рукописной текстовой информа-
ции непосредственно с носителя вообще возможен только
с использованием автоматических методов ввода и рас-
познавания изображений.
Как отмечалось выше, автоматические устройства де-
лятся на следящие и сканирующие.
Для устройств следящего принципа
действия характерно наличие оптоэлектронного узла
слежения за линией изображения. Как правило, такой
узел устанавливается либо на графопостроитель, органы
управления которого соединяются с блоком управления
оптической головкой, либо на специально разработанную
для этой цели управляемую с помощью сервопривода
координатную систему с единым блоком управления, ко-
торый осуществляет операции управления перемещением
оптической головки по направлению линии графического
изображения.
Область применения таких устройств в основном огра-
ничивается вводом в ЭВМ координат точек различных
непрерывных непересекающихся кривых, например раз-
личных графиков, сейсмограмм, топографических карт,
шаблонов, плазов и пр. При вводе более сложных объек-
тов на таких устройствах требуется постоянное вмеша-
тельство оператора, что сводит на нет преимущества сле-
дящих устройств перед полуавтоматическими.
Для устройств сканирующего принци-
па действия ввод графических изображений проис-
ходит практически без ограничений на характер кодиру-
42
емых объектов. Остаются только общие требования к ка-
честву графической информации по контрастности и раз-
решающей способности, которые должны быть не ниже
требований к оптоэлектронному сканатору.
Считывание информации в таких устройствах осуще-
ствляется, как правило, с помощью полупроводниковой
запоминающей линейки или матрицы. В зависимости от
размера считываемого документа и разрешения линейки
или матрицы считывание производится либо одновремен-
но по всему документу, либо последовательно фрагмент
за фрагментом. Полученное в результате сканирования
растровое представление документа записывается в па-
мять машины и может быть при необходимости дорабо-
тано средствами растрового графического редактирова-
ния и выведено вновь на носитель растровым печатаю-
щим устройством [24].
Растровое представление документа формата 840Х
Х600 мм даже при двухградационном изображении и
шаге 0,1 мм занимает объем около 5 М бит, поэтому с
точки зрения уменьшения объемов хранимой информации
имеет смысл перевести ее в векторную форму. Операция
перевода производится с помощью специального про-
граммно-аппаратного блока преобразования растр —
вектор.
На первом этапе происходит выделение так
называемого скелетного изображения объекта (совокуп-
ности линий толщиной в одну растровую единицу, обра-
зующих контур выделяемого объекта).
На втором этапе происходит замена этого кон-
тура совокупностью векторов. Количество векторов опре-
деляется степенью кривизны контура и заданным макси-
мальным отклонением векторов от реального контура
объекта. Совокупность полученных таким образом отрез-
ков, последовательно записанных в память машины, поз-
воляет в зависимости от степени насыщенности чертежа
уменьшить объем хранимой информации на один-два
порядка. Общий вид пункта автоматического считывания
графической информации, преобразования ее из растро-
вой формы в векторную, записи на МЛ и передачи в ЕС
ЭВМ информации (ЕС7979) показан на рис. 1.9.
На следующем этапе обработки растровых изображе-
ний происходит распознавание и замена совокупностей
векторов, образующих стандартные изображения на их
графические описания или коды, однозначно их характе-
ризующие. Например, изображение алфавитно-цифровых
43
Рис. 19. Пункт автоматического считывания и преобразования
информации ЕС7979
символов распознается и заменяется стандартными кода-
ми из таблиц КОИ-7, КОИ-8 или ДКОИ, изображения
стандартных электрорадиоэлементов заменяются их иден-
тификатором (номером) в базе данных, в которой хра-
нятся параметры и графические описания объектов. Та-
кая обработка растровых изображений позволяет не
только еще в большей степени сократить объем хранимой
информации, но и, что особенно важно, идентифициро-
вать ее с информацией, получаемой от других средств
ввода, таких, как дисплей и полуавтоматические УВГИ.
Необходимо отметить, что задачи распознавания изо-
бражения объектов достаточно сложны и требуют значи-
тельных вычислительных мощностей, поэтому реализуют-
ся они на базе больших и средних вычислительных ма-
шин, при этом время распознавания составляет от не-
скольких минут до нескольких десятков минут на страни-
цу текста. Задачи распознавания текстовой информации
были решены с созданием аппаратно-программных
средств на базе ПЭВМ. Для идентификации изображе-
ний графических объектов вычислительной мощности
микроЭВМ пока недостаточно, поэтому эти задачи про-
должают решать либо на больших ЭВМ, либо с помощью
специальных блоков распознавания.
1.4 Устройства вывода
графической информации
Задача вывода информации из ЭВМ в гра-
фической форме возникла одновременно с появлением
первых вычислительных машин, так как графическое
представление информации является более наглядным, а
в ряде случаев, например при автоматизированном спо-
собе получения чертежей и графиков, является одной из
основных целей функционирования вычислительных ком-
плексов.
Устройства вывода графической информации можно
разделить на три основных класса:
— электромеханические графопостроители векторного
типа, в которых пишущее устройство (например, чер-
нильный записывающий элемент) перемещается по двум
координатам (планшетные графопостроители) или по од-
ной координате; в последнем случае по второй координа-
те производится перемещение бумажного носителя (ба-
рабанные графопостроители);
— растровые устройства вывода графической инфор-
мации, изображение в которых получается за счет ис-
пользования различных физических принципов (электро-
статики, электрографии, тепловых процессов и др. —
см. § 1.2);
— устройства вывода информации на микрофильм.
По принципу действия электромеханические
векторные графопостроители делятся на устройства с не-
подвижным носителем информации и устройства с пере-
мещаемым носителем информации.
Для устройств с неподвижным носителем носитель ин-
формации укрепляется на плоской рабочей поверхности
планшета. Перемещение пишущего элемента осуществля-
ется электромеханической координатной системой по
двум осям. Этот тип графопостроителей принято имено-
вать планшетами.
Для устройств с перемещаемым носителем информа-
ции характерно наличие механизма перемещения пишу-
щего элемента только по одной координате, запись ин-
формации по другой оси осуществляется путем переме-
щения самого носителя.
В зависимости от способа перемещения
носителя такие устройства делятся на устройства с пер-
форированным носителем, в которых носитель перемеща-
ется транспортным валом за краевую перфорацию, и
45
устройства с фрикционным перемещением неперфориро-
ванного носителя, в которых перемещение носителя осу-
ществляется за счет частичного или полного микрозах-
вата носителя транспортным валом с фрикционным по-
крытием.
По производительности устройства делятся
на графопостроители с высокой, средней и малой произ-
водительностью. Производительность электромеханиче-
ских графопостроителей определяется динамическими па-
раметрами устройства: максимальной скоростью и уско-
рением пишущего элемента.
По точности устройства делятся на: прецизион-
ные — предназначенные для изготовления подлинников
КД, шаблонов, карт и т. д., средней точности — для кон-
трольных прорисовок чертежей и схем и малой точно-
сти — для эскизной прорисовки в основном с экранов
графических дисплеев.
По области применения: автономные; ра-
ботающие в составе больших ЭВМ и систем; работаю-
щие в составе рабочих станций и ПЭВМ.
Электромеханические графопостроители предназначе-
ны для вывода на носители (обычно на бумажные) гра-
фической и текстовой информации.
Создание и развитие ЭВМ вызвало появление регист-
рирующих устройств, работающих на основе цифровых
данных, подготавливаемых в ЭВМ. Независимо от струк-
туры эти устройства преобразовывают информацию из
цифровой формы в графическую в виде различных доку-
ментов и чертежей.
Основное преимущество графопостроителей состоит в
обеспечении высокой точности черчения. Графопостроите-
ли могут работать автономно, воспринимая исходные
данные с промежуточного носителя — магнитной ленты
или диска, а также непосредственно с ЭВМ, используя
интерфейсы различных типов.
Графопостроители состоят из трех основных частей:
блока механизма, блока управления исполнительными
каналами устройства и системы управления.
Блок механизма представляет собой планшетный или
барабанный механизм, предназначенный для организа-
ции перемещения в плоскости чертежа пишущих элемен-
тов, а также их подъема и опускания.
Блок управления исполнительными каналами по коор-
динатам х и у строится как по замкнутому принципу
(с использованием обратной связи), так и по разомкнуто-
46
му принципу. В первом случае для привода применяются
малоинерционные двигатели постоянного тока с датчика-
ми обратной связи по положению и скорости [6], во вто-
ром случае — шаговые двигатели.
В последние годы широкое распространение получили
графопостроители с перемещением вдоль одной оси носи-
теля с помощью абразивного вала. Это позволило значи-
тельно снизить энерго- и материалоемкость. По сравне-
нию с планшетными построителями масса снижается в
3—5 раз, однако точность у таких построителей, как
правило, ниже, чем у планшетных.
Системы управления графопостроителями можно раз-
делить на три группы: инкрементальные, с фиксирован-
ным алгоритмом работы и программируемые.
Система управления предназначена для:
— организации логической связи с источником ин-
формации;
— организации контроля состояния и диагностики
устройства;
— подготовки исходных данных и выполнения интер-
поляционных процессов;
— обеспечения вычерчивания символов и различных
типов линий;
— учета конструктивных особенностей устройств и
динамических характеристик исполнительных каналов.
Процесс формирования данных для вычерчивания вы-
полняется цифровыми интерполяторами, предназначен-
ными для определения координат промежуточных точек,
лежащих между заданными узловыми точками. Принци-
пы построения интерполяторов во многом определяют
эффективность работы графопостроителей, их надеж-
ность и качество вычерчивания различных изображений.
Цифровые интерполяторы разделяются на следующие
типы: линейные, линейно-круговые и параболические.
В процессе вычерчивания различных чертежей для
задания символов (букв, цифр и различных знаков)
необходим значительный объем исходной информации по
отдельным отрезкам. Вычерчивание символов по кодам
существенно уменьшает объем исходной информации
(практически на порядок) и упрощает процесс составле-
ния программы для графического устройства.
Во многих случаях конфигурация символов заранее
не может быть задана и определяется пользователем в
процессе решения конкретной задачи. При этом должна
обеспечиваться возможность программной замены кон-
47
Рис. 1.10. Планшетный графопостроитель ЕС7056
фигурации символов, а также поворота символов в плос-
кости чертежа.
Для обеспечения возможности вычерчивания симво-
лов системы управления снабжаются блоком фиксиро-
ванной или переменной конфигурации символов и их
поворота.
Системы управления также имеют возможность гене-
рации различных типов линий.
Общий вид планшетного графопостроителя ЕС7056
показан на рис. 1.10.
Основные технические характеристики
электромеханических графопостроителей
Тип графопостроителя — планшет
Рабочее поле записи барабан: — с перфорированной бумагой; — с закреплением листа на бара- бане большого диаметра; — с рулонной бумагой, приводимой в движение (без проскальзывания) валиком с абразивным покрытием — 1189X841; 841X 594; 594X 420 мм
Минимальный шаг Скорость записи Число перьев Виды интерполяции Способ вычерчивания сим- — 0,025; 0,05; 0,1 мм — 100—1000 мм/с — 1—4 — линейная, круговая — фиксированное очертание символов;
волов программируемые символы
48
Типы символов — фиксированные; программно-задавае-
мые
Режим работы — автономный, с вводом информации от
магнитных лент или дисков. Непо-
средственное сопряжение с ЭВМ
Устройства вывода информации на микрофильм. До
настоящего времени при выводе данных из ЭВМ с целью
документирования применяются бумажные носители, что
имеет, однако, ряд недостатков:
— низкую производительность;
— сложность тиражирования информации, представ-
ленной на бумажных носителях.
Большие объем и масса бумажных носителей затруд-
няют организацию хранения и поиска. Все это осложня-
ется растущим дефицитом бумаги и ростом цен на нее.
Устройства вывода алфавитно-цифровой и графической
информации из ЭВМ на микрофильм с использованием
в качестве носителя фотопленки имеет ряд преимуществ:
— повышение скорости вывода алфавитно-цифровой
информации в 15—20 раз (12 000—26 000 строк/мин),
а графической — в 100—200 раз (по сравнению с элект-
ромеханическими графопостроителями);
— сокращение объема хранилищ информации на
90—98 % и повышение плотности записи в 16—72 раза;
— ускорение процесса копирования и высвобождение
большого количества бумаги.
Недостатками этих устройств являются:
— невозможность чтения микрофильма без специаль-
ной аппаратуры (читальных аппаратов);
— высокий уровень начальных капитальных вложе-
ний, что делает нерентабельным их использование при
выводе информации менее 500 тыс. страниц в месяц;
— необходимость специального программного обеспе-
чения для учета особенностей микрофильмирующих
устройств по сравнению с электромеханическими;
— необходимость организации фотолаборатории для
обработки и копирования микрофильмов.
Рассмотрим методы вывода информации из ЭВМ на
микрофильм.
При записи с экрана ЭЛТ производится
предварительное преобразование цифровых данных ЭВМ
в изображение на экране и одновременная запись на
микрофильм. По окончании записи одного кадра изобра-
жения микрофильмирующая камера продвигает пленку на
один кадр и процесс повторяется. При этом изображение
4 — 677
49
уменьшается в 24—72 раза для текста и в 16—30 раз для
графики.
При непосредственной записи элек-
тронным лучом на эмульсионный слой пленки
получается более высокое качество изображения, чем в
предыдущем методе. Фотопленка вместе с лентопротяж-
ным механизмом размещается в вакуумной камере.
При записи с помощью светоизлучаю-
щих диодов строка символов, сформированная из
светодиодов, с помощью световодов переносится на плен-
ку. Затем пленка перемещается на шаг, соответствующий
строке.
При записи лазерным лучом изображе-
ние на пленке образуется отклонением луча с помощью
качающегося зеркала или вращающегося многоугольного
зеркального барабана, а в продольном направлении —
обычно протягиванием пленки.
Микрофильмирующее устройство содержит следую-
щие основные элементы:
— блок ввода данных, воспринимающий цифровые
данные через соответствующие интерфейсы либо от ЭВМ,
либо от магнитной ленты;
— логический блок, воспринимающий цифровые дан-
ные из блока ввода, распознающий их, вырабатывающий
и распределяющий команды управления;
— блок преобразования данных, преобразующий
цифровые команды логического блока в соответствующие
напряжения и токи с помощью цифроаналоговых преоб-
разователей. В этом блоке используются интерполирую-
щие устройства, принципы построения которых были
представлены при рассмотрении графических устройств;
— блок отображения, преобразующий электрические
сигналы в видимое изображение на экране ЭЛТ или
линейке светодиодов либо в скрытое изображение на
пленке;
— блок наложения стандартных форм на основное
изображение на пленке;
— фоторегистрирующий блок (камера), записываю-
щий изображения на фотографической пленке.
Общий вид устройства вывода графической информа-
ции на микрофильм ЕС7603М показан на рис. 1.11.
Вывод данных из ЭВМ на микрофильм является
одним из наиболее перспективных методов документиро-
вания получаемой в результате обработки на ЭВМ
информации.
50
Рис. 1.11. Устройство вывода графической информации на микро-
фильм ЕС7603М
Основные технические характеристики
микрофильмирующих устройств
Назначение устройства
Ширина пленки
Тип пленки
Время протяжки кадра
Вывод алфавитно-цифровой
информации:
— число знаков в наборе
— число наборов знаков
— число размеров знаков
— скорость вывода текста
Вывод графической информации:
— число адресуемых точек
— число разрешаемых точек
— скорость вывода
— вывод алфавитно-цифровой ин-
формации; вывод графической
информации
— 16, 35, 105 мм__
— рулон, фиша
— 50—150 мс
— 128; 256
— фиксированное (1—7); по про-
грамме
— фиксированное (1—8); по про-
грамме
— 5000—27 000 строк/мин
— 16384 X 16384
— 8192X8192
— 5Х Ю5 точек/с
В США, Западной Европе и Японии растут темпы как
производства микрофильмирующих систем (МФ-систем),
4* 51
так и их применения. Ведущей в этой области продол-
жает оставаться американская фирма Datagraphix, про-
изводящая около 50 % систем мирового рынка. В настоя-
щее время только фирмы США поставляют на рынок
35—40 моделей микрофильмирующих систем. По данным
журнала Electronic, рынок МФ-систем в США оценивал-
ся в 1987 г. в 565 млрд, дол., а по прогнозам фирмы
Frostand Sullivan, рынок МФ-систем в США возрастет с
593 млрд. дол. в 1988 г. до 786 млрд. дол. в 1990 г.
Темпы роста применения МФ-систем в США состав-
ляют от 5 до 12 %, а в странах Западной Европы и Япо-
нии они достигают 30—35 %. В США растет рынок отно-
сительно простых и дешевых МФ-систем стоимостью 15—
25 тыс. дол. (Microsize 1072, Microsize 1600), но в то же
время не снижается производство и потребление и очень
дорогих систем стоимостью 500 тыс. дол., с широкими
функциональными возможностями и высоким качеством
изображения (до 150 линий/мм). Примером такой систе-
мы является МФ-система типа ЕВР 2000 фирмы ICI с
записью электронным лучом.
Основная тенденция развития МФ-систем нацелена на
уменьшение габаритных размеров, расширение функцио-
нальных возможностей и углубление специализации
моделей по типу выводимой информации.
Следует отметить и такие направления развития МФ-
систем, как передача данных и контроль работоспособ-
ности по каналам связи, в том числе по телефону и через
спутники; повышение быстродействия до 27 000 строк/мин;
утверждение сухих методов обработки микрофильмов
и встроенных блоков жидкой обработки, лазерной техни-
ки и пленок с тепловым методом проявления; полное
решение задачи вывода полутоновых и цветных изображе-
ний с числом уровней плотности 64—256 и разрешающей
способностью до 4КХ4К на полимерных бессеребряных
пленках.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
1.1. Назовите основные группы периферийного оборудования.
1.2. По каким признакам проводится классификация средств подго-
товки данных?
1.3. Назовите преимущества и недостатки централизованного и децен-
трализованного методов подготовки данных.
1.4. По каким признакам проводится классификация ПУ?
1.5. Назовите основное отличие ПУ ударного от ПУ безударного
действия.
52
1.6. Назовите наиболее перспективные способы регистрации инфор-
мации.
1.7 Охарактеризуйте способы регистрации, используемые в ПУ безудар-
ного действия.
1.8. Назовите основные способы ввода графической информации в ЭВМ.
1.9. Какие физические принципы измерения координат заложены в
полуавтоматических устройствах ввода графической
информации?
1.10. На какие этапы можно разделить процесс преобразования считы-
ваемых изображений в автоматических устройствах
сканирующего типа?
1.11. Назовите основные типы графических регистрирующих устройств.
1.12. Назовите основные области применения устройств вывода инфор-
мации из ЭВМ на микрофильм.
2
Средства
оперативного взаимодействия
с ЭВМ
2.1. Алфавитно-цифровые дисплеи на ЭЛТ
В связи с переходом к распределенной
обработке информации, распространением САПР, внед-
рением диалогового режима работы пользователя с ЭВМ
и необходимостью существенного улучшения интерфейса
между пользователем и ЭВМ ускоренными темпами раз-
виваются средства оперативного взаимодействия пользо-
вателя с ЭВМ, к которым в первую очередь относятся
алфавитно-цифровые и графические дисплеи, дисплейные
терминалы и рабочие станции [29, 30].
В настоящее время алфавитно-цифровые дисплеи
широко применяются в ЭВМ всех типов, начиная от
ПЭВМ и кончая суперЭВМ. Они используются практи-
чески во всех автоматизированных системах обработки
информации (системах планирования и управления ре-
сурсами, научных исследований, финансово-банковских
операций, транспортных системах, системах резервирова-
ния и продажи билетов, медицинских системах, информа-
ционно-поисковых системах различных назначений, сис-
темах диагностики, обучения и др.).
Алфавитно-цифровой дисплей с клавиатурой стал
основным средством оперативного взаимодействия поль-
зователя с ЭВМ. Он позволяет вводить в ЭВМ данные,
осуществлять диалог с ЭВМ, редактировать и обрабаты-
вать текстовую информацию, отображать на экране
результаты решения различных задач в виде таблиц,
текста и графиков.
В мире используется много различных типов алфавит-
но-цифровых дисплеев, которые по функциональным
возможностям можно объединить в три большие группы:
1) обеспечивающие вывод псевдографической инфор-
54
мации, с минимальными автономными редакторскими
возможностями;
2) интеллектуальные, обладающие достаточно мощ-
ными редакторскими возможностями и осуществляющие
предварительную обработку данных;
3) предназначенные для отображения только алфа-
витно-цифровой информации и обладающие минималь-
ным интеллектуальным уровнем.
Основные технические характеристики
алфавитно-цифрового дисплея
— 2000—3300 символов (25 строк
по 80 (132) знаков в строке)
— 3f—^Юсм~пб диагонали
изобра--растровый с числом строк 24—25 и
числом символов в строке 80 (132)
Емкость экрана
Размер экрана
Способ формирования
жения
Способ формирования символов — матрица размером 7X9 или 9Х 12
точек
Частота регенерации изображе 50—80 Гц
ния
Структурная схема алфавитно-цифрового дисплея
приведена на рис. 2.1, а. На схеме показаны два основ-
ных узла, с которыми непосредственно взаимодействует
пользователь, — индикатор с растровым телевизионным
принципом отображения информации (И) и блок клавиа-
туры (АЦК, ФК). На индикаторе пользователь видит
изображение одной страницы текста. Числа строк текста
и знаков в строке определяются конструкцией и характе-
ристиками электронных блоков и в первую очередь
параметрами узлов строчной и кадровой развертки.
Система строчной развертки индикатора (рис. 2.1, б),
как правило, соответствует первому телевизионному
стандарту и за время одного кадра 20 мс электронный
луч на экране ЭЛТ может прочерчивать 312 горизонталь-
ных линий. Пусть для получения изображения использу-
ются 300 линий. Это значит, что в матрице знакоместа
может быть предусмотрено 12 точек по вертикали (300:25).
Число точек по горизонтали зависит от частоты импуль-
сов цифрового времени, которые может пропустить без
искажений видеоканал (формирователь видеосигнала —
видеоусилитель ВИУ). Чтобы получить по горизонтали
девять точек (в этом случае матрица знакоместа будет
иметь удобную размерность 9Х 12), частота видеосигна-
ла должна быть равной
, _ 1 _ 9- 80 + 9/ioX
'0=ТГ =---------64------’
55
Карта бит
10110100
01101101
10100101
10100111
10010101
11100101
01010110
10101110
01010011
01001 111
ЗУР
н Данные
Команды
данные
Команды,
состояния
Данные,
состояния
Связь с ЭВМ
Код символа
10000
11110
00001
00001
11110
ГЗН
Код атрибута
данные
Адрес ЗУР,
БУ
/Л ПК,СИ
где Пох—число знакомест, соответствующее времени
обратного хода луча строчной развертки телевизионного
приемника.
Для первого стандарта ПоХ = 32. Следовательно, fo =
= 16 мГц. Таким образом, матрица, в которой изобража-
ется одна страница текста, имеет размерность 720X300
точек.
Для каждого знака должна быть предусмотрена кар-
та бит в соответствии с конфигурацией знака (представ-
лен пример для цифры 5). Размерность матрицы знака,
Рис. 2.1. Структурная схема алфавитно-цифрового дисплея (а) и гра-
фики строчной телевизионной развертки (ТВЛ) и цифровых сигналов
подсистемы отображения как функций дискретного времени t* (б):
ЗУР — ЗУ регенерации; ГЗН — генератор знаков; ВИУ — видеоусилитель;
ГА — генератор атрибутов; БУ — блок управления; БСК — блок сопряжения
с каналом, АЦК — алфавитно-цифровая клавиатура, ФК — функциональная
клавиатура; И — индикатор; ДФ — дисплейный файл; РгАДРЗУР — регистр
адреса ЗУР, РгАДРК — регистр адреса курсора; РгСИМВ — регистр адреса
курсора; РгАТР — регистр атрибута, Мп — микропроцессор; k, I — номера
строки и колонки в знакоместе; i, j — номера колонки и строки знакоместа в
странице; ВС — видеосигнал; атрибуты: ЯР — яркости символа; ИН — ви-
деоинверсии; ПДЧ — подчеркивания; МРЦ — мерцания; ЗП — защищенное
поле; МП — модифицированное поле, СМ — признак мерцания; НЛ — начало
линии; НЗн — начало знака
57
т. е. карты бит, должна быть меньше размерности знако-
места, так как между знаками в строке и строками в
странице имеются неотображаемые интервалы. Карты
бит всех типов знаков записываются в отдельном посто-
янном запоминающем устройстве, называемом генерато-
ром знаков (ГЗН). Если количество типов знаков при-
нять равным 156 (что соответствует использованию рус-
ских и латинских, строчных и прописных букв в соответ-
ствии с ГОСТ 14289—69), то объем памяти ГЗН будет
равным 156- (9X7) = 9828 бит, где (9X7)—размер-
ность карты бит.
В ГЗН предусмотрен порядок чтения данных, при
котором биты в каждом знакоместе считываются после-
довательно слева направо в порядке возрастания номе-
ров для каждой строки знакоместа в отдельности. Адрес,
по которому считывается бит, формируется из кодов
знака, номера строки k и номера столбца I в знакоместе.
Такой способ адресации в ГЗН позволяет организовать
отображение сначала бит, расположенных на первой
телевизионной линии для всех 80 знакомест первой стро-
ки текста, затем бит, расположенных на второй линии,
и т. д. до последней двенадцатой линии. Когда закончит-
ся изображение последней линии строки текста, произой-
дет смена кодов первого набора знаков на второй квант
данных (80 байт) и начнется процесс отображения вто-
рой строки текста. Таким образом, в течение кадра на
экране дисплея последовательно отображаются знаки
всех 25 строк.
Коды отображаемых знаков должны храниться в за-
поминающем устройстве с произвольной выборкой, назы-
ваемом ЗУ регенерации (ЗУР). Информация в ЗУР—
дисплейный файл размещается аналогично тексту на
экране дисплея. В ЗУР должны быть ячейки, соответ-
ствующие знакоместам на экране. В этих ячейках хранят-
ся коды отображаемых знаков или коды дополнительных
информационных признаков, называемых атрибутами.
Данные, относящиеся к одной строке, образуют квант
данных 80 байт и занимают 80 ячеек ЗУР. Данные одной
страницы образуют квант данных 2000 байт. ЗУР может
иметь объем памяти, рассчитанный на хранение не одной,
а двух страниц и более, что представляет определенные
удобства для пользователя при редактировании текста.
С помощью атрибутов устанавливаются правила ото-
бражения или редактирования знаков, следующих за
атрибутами. Область ЗУР между двумя атрибутами и
58
соответствующая ей область на экране дисплея называет-
ся полем. При наличии атрибутов экран считается фор-
матизированным. Пользователь при этом должен руко-
водствоваться теми ограничениями, которые накладыва-
ются форматизацией экрана. Наиболее часто встречаю-
щиеся поля имеют признаки, задаваемые атрибутами:
отображаемое поле, неотображаемое поле, защищенное
поле, незащищенное поле, модифицированное поле, не-
модифицированное поле, цифровое поле, алфавитно-
цифровое (смешанное) поле, немерцающее поле, мерцаю-
щее поле, поле с подчеркнутыми знаками, поле с видео-
инверсией. При этом пользователь должен знать, что
защищенное поле недоступно для редактирования с кла-
виатуры, в цифровое поле нельзя записывать буквенную
информацию и т. д. Атрибуты, относящиеся к процессу
отображения информации, поступают в блок видеоусили-
теля (ВИУ) и на модулятор ЭЛТ, где они преобразуются
в сигналы видеоканала: подчеркивание, мерцание, яр-
кость, видеоинверсия и др. С помощью этих сигналов
решается задача выделения на экране части информации,
к которой должно быть привлечено внимание пользова-
теля. Атрибуты защищенного поля (ЗП) и модифициро-
ванного (МП) обрабатываются блоком управления.
При необходимости пользователь может установить
такой режим отображения, когда на экране кроме текста
появятся и коды атрибутов. Более того, расположение
и значение атрибутов могут изменяться с помощью
соответствующих управляющих сигналов от функцио-
нальной клавиатуры.
Процесс отображения знаков на экране дисплея яв-
ляется высокоскоростным и требует синхронной работы
различных узлов подсистемы — ЗУР, ГЗН, ВИУ, БУ, И.
Для этого в блоке управления дисплея формируется ряд
синхросигналов, согласованных с основной частотой им-
пульсов цифрового времени fo (16 МГц).
Важной функцией блока управления является форми-
рование адреса ЗУР, по которому считывается или запи-
сывается информация в различных режимах. В режиме
регенерации адрес образуется по формуле
(/ - l)80 + i+ Аач,
где Анач — начальный адрес, с которого начинается
процесс регенерации.
Возможность установки начального адреса упрощает
алгоритмы редактирования и обработки текста, которые
59
Рис. 2.2. Структурная схема клавиатуры алфавитно-цифрового дисплея
чаще всего сводятся к перемещению информации в ЗУР.
В режиме регенерации в блоке управления формируется
также сигнал признака курсора (ПК), который выраба-
тывается в момент совпадения адреса ЗУР с адресом,
установленным в регистре адреса курсора.
Основу блока управления составляют собственно мик-
роЭВМ (АЛУ, ОЗУ, ПЗУ) с однобайтовой структурой
данных, удобной для обработки текстовой информации;
набор регистров и счетчиков (АДРЗУР, АДРК, СИМВ,
АТР) и блоки связи с ЭВМ и внешними периферийными
устройствами (например, печатающим устройством, на-
копителем на гибком диске). Блок связи с ЭВМ (БСК)
осуществляет прием и передачу данных и команд с одно-
временным контролем правильности передачи инфор-
мации.
Клавиатура предоставляет пользователю средства
ввода текстовой и управляющей информации и является
рабочим местом оператора. Блок клавиатуры состоит
из трех частей (рис. 2.2).
Первая часть включает в себя узлы, с помощью
которых определяется номер нажатой клавиши. Делается
это следующим образом. Контакты всех клавиш образу-
ют матрицу размеренностью 8Х 16 элементов. Клавиши
подключаются к 8 горизонтальным и 16 вертикальным
шинам. При нажатии на клавишу контакт замыкается
и высокий потенциал с дешифратора передается по одной
из 16 вертикальных шин на вход мультиплексора. Управ-
ляющие входы дешифратора и мультиплексора соеди-
нены с выходом двоичного счетчика. Если клавиатура
разблокирована, т. е. доступна оператору, но ни одна
клавиша не нажата, то счетчик непрерывно пересчиты-
вает поступающие на его вход импульсы. После того, как
оператор нажмет клавишу на выходе мультиплексора
в момент совпадения содержимого счетчика с номером
клавиши, в матрице появится сигнал останова счетчика.
Этим же сигналом формируется запрос прерывания
программы в блоке управления дисплея для считывания
данных клавиатуры. Хотя матрица размерностью 8X16
позволяет опросить 128 клавиш, стандартный набор со-
держит меньшее число клавишей, так как габаритные
размеры клавиатуры строго ограничены. Обычно в кла-
виатуре имеются следующие группы клавишей: 1 — поле
символьных клавишей (48 шт.); 2 — поле клавишей уп-
равления и установки режимов дисплея; 3 — поле клави-
шей управления курсором; 4 — поле клавишей программ-
61
ного доступа. Поскольку число символьных клавишей
меньше числа знаков, которые необходимо вводить с
помощью клавиатуры, к каждой символьной клавише
приписано по два знака. Какой именно из знаков выбира-
ется, зависит от признаков, которые устанавливаются
дополнительными клавишами регистров — верхнего или
нижнего ВР (ФВР), русского или латинского ЛТ (ФЛТ).
Надписи на клавишах соответствуют либо принятым
обозначениям функций и сигналов управления, либо
изображениям букв, цифр и специальным символам, рас-
положение и начертание которых определено ГОСТом.
Вторая часть блока клавиатуры включает в себя
узлы преобразователя кодов и клавиши регистров, с
помощью которых номер нажатой клавиши матрицы пре-
образуется в код знака (КОИ-8) или код сигнала управ-
ления. После обработки запроса на прерывание код нажа-
той клавиши передается в блок управления дисплея.
Частота генератора импульсов и скорость работы счетчика
выбираются таким образом, чтобы скорость считывания
данных с клавиатуры была не менее 6 зн/с.
Третью часть блока клавиатуры составляют эле-
менты зрительной и слуховой обратной связи, необходи-
мые для создания удобств при работе в интерактивном
режиме. Такими элементами являются световые индикато-
ры и генератор звукового сигнала. С помощью световых
индикаторов формируются сообщения о режимах работы,
типах атрибутов и сигналах управления.
Звуковой сигнал используется в качестве сигнала об-
ратной связи при нажатии клавиш (короткий сигнал
длительностью 30 мс) и при необходимости обратить
внимание оператора к экрану дисплея (длинный сигнал
до 1 с), например, в случае, если он при работе с дисплеем
допустил ошибку.
К клавишам, как к элементам взаимодействия поль-
зователя с ЭВМ по тактильному информационному каналу
предъявляются высокие эргономические требования. Они
должны обеспечивать в части механических характеристик
строго установленную нелинейную зависимость усилия
нажатия от хода клавиши. Иметь небольшие размеры по
высоте. Гарантировать высокую надежность. Этим требо-
ваниям отвечает клавиатура, построенная на герконах —
контактах в вакууме с магнитным управлением.
Функции управления в алфавитно-цифровом дисплее
реализуются блоком управления с использованием как
аппаратных, так и программных средств. При этом блок
62
управления получает информацию в виде команд и состоя-
ний от блока клавиатуры, блока сопряжения с ЭВМ,
блока сопряжения с внешними периферийными устройст-
вами. В соответствии с принятой информацией блок
управления устанавливает режим работы, формирует ад-
реса ЗУР, адрес курсора, обрабатывает сигналы управ-
ления от клавиатуры, формирует информацию о состоянии
дисплея.
Основными функциями дисплея являются редактор-
ские, с помощью которых преобразуется текст на экране.
К их числу относятся:
— вывод на экран с помощью клавиатуры первона-
чального текста;
— вставка или исключение в готовом тексте фрагмен-
тов, исправление ошибок (замена символов и т. п.) ;
— перемещение отображаемой на экране страницы
в режиме роллинга (пошаговое перемещение текста на
одну строку вверх или вниз) и в режиме листания
страниц;
— форматизация текста в пределах экрана путем
установки полей с помощью атрибутов.
Рассмотрим организацию процессов редактирования в
дисплее. Редактирование информации, отображаемой на
экране, возможно двумя способами:
1) перемещением данных в ЗУР, т. е. изменением адре-
сов знакомест, строк, страниц, в которых располагается
текст;
2) изменением адреса ячейки ЗУР, с которого начина-
ется чтение данных при их выводе на экран (начало
кадра).
Оба способа связаны с необходимостью быстро-
го указания знака или границ фрагмента текста на экра-
не. С этой целью на экране дисплея кроме текста
отображается специальный символ, называемый курсо-
ром (иногда указателем). Курсор имеет особую конфи-
гурацию, чаще всего — это матрица точек или линия,
подчеркивающая знак. Чтобы курсор легко обнаруживал-
ся на фоне других символов, его делают мерцающим.
В дисплее имеется узел для формирования адреса кур-
сора (см. рис. 2.1). В процессе регенерации адрес курсо-
ра, который хранится в регистре, сравнивается с текущим
адресом ЗУР, т. е. с номером знакоместа. В момент
совпадения адресов в генератор знака поступает признак
отображения курсора (ПК). Содержимое адреса курсора
оператор может изменять с помощью функциональных
63
клавиш. При кратковременном нажатии на клавиши кур-
сор перемещается на одну позицию вправо, влево, вверх,
вниз, в начало экрана, в начало строки; при длительном
нажатии на клавиши курсор начинает перемещаться
вдоль строки с постоянной скоростью.
Если экран форматизован, то запись и стирание зна-
ков производят только в незащищенных полях. Курсор
при этом устанавливается в незащищенных позициях.
После выполнения операции редактирования в атрибуте
текущего поля устанавливается признак «модифициро-
ванное». При записи или стирании знаков в ЗУ регенера-
ции изменяется только та часть дисплейного файла, кото-
рая соответствует фрагментам, подвергшимся редактиро-
ванию.
Стирание строки осуществляется аналогично стира-
нию знака. При нажатии клавиши стирается вся инфор-
мация от курсора вправо до конца строки, если нет защи-
щенных полей. Если экран форматизирован, то информа-
ция в защищенных полях не стирается. Стирание экрана
производится при нажатии клавиши аналогичным об-
разом.
Редакторские функции вставки, исключения знака и
строки производятся при условии, что текущая позиция
не находится в защищенном поле. При нажатии соответ-
ствующей клавиши информация в ЗУР и на экране
перемещается влево от курсора, если знаки исключаются;
вправо, если происходит вставка знаков. В режиме
вставки позиции от курсора вправо заполняются симво-
лом ПУСТО.
При нажатии клавиши «Дублирование строки» текст
от начала незащищенного поля до курсора повторяется
в первой свободной строке. Курсор при этом остается на
месте. Операция дублирования может повторяться много-
кратно. В ЗУР при этом записывается новая информация.
Операции роллинга и листания страниц могут выпол-
няться путем изменения адреса ЗУ, с которого начинает-
ся очередной цикл регенерации изображения. Если к
адресу ЗУР добавить число 80, то текст на экране сме-
стится на одну строку вверх, если вычесть это же число,
то текст сместится на одну строку вниз. Таким образом
реализуется операция роллинга без перемещения данных
в ЗУР.
Если адрес ЗУР увеличить или уменьшить на число
знаков (1920 или 2000), находящихся в странице, то на
экране появится новая страница, следующая за отобра-
64
жаемой или предшествующая ей. Это соответствует
функции листания страниц.
Алгоритмы редакторских функций обычно реализуют-
ся программными средствами. В блоке управления дис-
плея предусматриваются микропрограммы, с помощью
которых обрабатываются команды и данные клавиатуры,
формируются адреса ЗУР и курсора, перемещаются
данные в ЗУ, организуются циклы регенерации. Микро-
программы обычно прошиваются в ПЗУ блока управле-
ния или вводятся в оперативное ЗУ от внешних накопи-
телей на магнитных дисках.
Поскольку алфавитно-цифровой дисплей является
рабочим местом пользователя, к его конструкции предъяв-
ляются высокие требования в части эргономики, удобства
эксплуатационного обслуживания, надежности. Чтобы
сделать дисплей экономичным с точки зрения потреб-
ления электроэнергии, имеющим небольшие размеры и
массу, недорогим в серийном производстве, широко
используются в его конструкции типовые узлы телевизи-
онной техники (кинескопы, отклоняющие и фокусирующие
блоки, узлы строчной и кадровой развертки, источники
питания) и большие интегральные схемы (БИС). К числу
последних относятся как универсальные микропроцессор-
ные наборы БИС (микропроцессоры, полупроводниковые
ЗУ, интерфейсные БИС), так и различные специализи-
рованные БИС (контроллер ЭЛТ, ПЗУ микрокоманд
и микропрограмм).
Большое значение
придается конструк-
ции клавиатуры. По
возможности ее стре-
мятся сделать плос-
кой, удаляемой по
желанию оператора
от экрана на некото-
рое расстояние (до
1,5 м). Клавиши
должны иметь стро-
го определенные ме-
ханические характе-
ристики.
Экран дисплея
имеет небольшие
размеры (23, 31 или
40 см) по диагонали.
Рис. 2.3. Алфавитно-цифровой дисплей
ТС 7061
5—677
65
Для удобства работы он должен иметь антибликовое
покрытие, регулироваться по высоте и поворачиваться во-
круг горизонтальной оси. Частота регенерации изображе-
ния должна быть настолько высокой (по крайней мере не
меньше 50 Гц), чтобы мелькание кадров не вызывало
преждевременного утомления оператора. Предпочтитель-
ные цвета свечения люминофора — зеленый и голубой.
На рис. 2.3 представлена фотография современного
алфавитно-цифрового дисплея ТС7061 с микропроцессор-
ным блоком управления.
Несмотря на то что в последние годы получают все
большее распространение дисплеи с плоским экраном, в
которых используются газоразрядная, люминесцентная
панель или жидкие кристаллы, основным типом алфавит-
но-цифрового дисплея еще длительное время будет дисп-
лей на ЭЛТ (монохромной или цветной).
Основными направлениями совершенствования техни-
ческих характеристик алфавитно-цифровых дисплеев на
ЭЛТ являются:
— расширение функциональных возможностей дисп-
леев (особенно со средним и высоким интеллектом);
— улучшение качества изображения символов;
— повышение разрешающей способности;
— улучшение фокусировки изображения;
— расширение полосы пропускания видеоусилителя
до 20—25 МГц при размахе видеосигнала на выходе не
менее 40—80 В;
— повышение частоты строчной и кадровой разверт-
ки до 30—35 кГц и 70—80 Гц соответственно;
— использование специализированных БИС контрол-
леров;
" — обеспечение соответствия эргономических и экс-
плуатационных характеристик дисплеев медицинским
требованиям;
— снижение массы, габаритов и потребляемой
мощности;
; — повышение надежности;
— стандартизация выполняемых функций и их коди-
рование;
— стандартизация интерфейсов и протоколов под-
ключения дисплеев к ЭВМ и групповому устройству уп-
равления.
Для интеллектуальных дисплеев важной задачей
является увеличение емкости ЗУ для расширения функ-
циональных возможностей дисплеев. Решение этой задачи
66
позволит обеспечить автономное редактирование текстов
объемом до нескольких десятков страниц и даст воз-
можность подключать к дисплею различные периферий-
ные устройства (планшеты, манипуляторы различных
типов, печатающие устройства, алфавитно-цифровые
преобразователи, внешние ЗУ на магнитных дисках,
оптических дисках или магнитной ленте).
В связи с этим развитие алфавитно-цифровых диспле-
ев должно быть направлено в первую очередь на расши-
рение функциональных возможностей устройств, повы-
шение надежности и уровня интеллектуальности, умень-
шение массогабаритных параметров и стоимости. Это
может быть достигнуто за счет широкого применения
БИС, контроллеров ЭЛТ, однокристальных микроЭВМ и
других аппаратных и программных средств.
2.2. Графические дисплеи на ЭЛТ
Графический дисплей, будучи средством
взаимодействия пользователя с графической системой,
должен состоять из двух различных по функциональному
назначению частей — средств вывода и отображения на
экране графической информации, поступающей от ЭВМ
к пользователю, и средств ввода управляющей и графи-
ческой информации от пользователя в графическую
систему.
В общем случае графический дисплей имеет три со-
ставные части:
1) устройство обработки дисплейного файла;
2) экран для отображения графического образа;
3, вводные устройства для передачи управляющих
воздействий пользователя.
Опыт создания графических систем различных назна-
чений показал, что в зависимости от типа экрана может
быть три типа графических дисплеев, отличающихся
функциональными возможностями и эксплуатационными
характеристиками.
Векторные дисплеи с режимом регенерации
изображения и параметрическим способом получения
контура графического образа на экране предназначены
для получения статических и динамических изображений
ограниченного объема в виде совокупности точек, отрез-
ков векторов и символов с высокой разрешающей спо-
собностью (до 2048X2048 адресуемых точек и выше).
5
67
Характеристики ЕС7067 ЕС7068
Тип дисплея Размер экрана по диаго- нали, см Размер рабочего поля эк- рана, мм Разрешающая способ- ность (толщина линии), мм, число точек Тип выводимой информа- ции Векторный с запо- минанием 30 155X205 0,4 мм Точки, векторы, ду- ги, символы Векторный 49 350X350 0,5 мм Точки, векторы, сим- волы
Количество отображае- мых символов на экране Количество отображае- мых векторов на экране Число цветов Емкость ОЗУ/ПЗУ, К байт Потребляемая мощность, В • А Габаритные размеры, мм 1 8/12 350 830Х510Х 1200 2500 2500 3 1200 1600Х 1475Х 1530
Масса, кг 98 250
Изображение, как правило, является черно-белым с не-
сколькими градациями яркости.
Растровые дисплеи с режимом регенерации и
матричным растровым способом получения графического
образа на экране предназначены для получения преиму-
щественно статических и с определенными ограничениями
динамических черно-белых и цветных изображений в
виде совокупности точек, отрезков векторов, символов
и закрашенных областей (с помощью матрицы точечных
элементов изображения — пикселей), когда допустима
разрешающая способность экрана до 1280X1024 отобра-
жаемых точек. В этом случае технические средства
машинной графики оказываются достаточно дешевыми.
Дисплеи без режима регенерации с
запоминающими экранами на ЭЛТ и
плоских индикаторных панелях использу-
ются для отображения статических образов большого
объема с высокой стабильностью и высокой разрешаю-
щей способностью до 4096X4096 отображаемых точек.
68
Таблица 2.1
ЕС7980 МС7106 (ОРИОН-6) ЕС7580 СМ7317
Векторный Растровый Растровый Растровый
51 51 51 51
250X250 340X 270 284X284 350X270
0,4 мм 1280ХЮ24 1024Х Ю24 1024X768
Точки, векторы, Точки, векто- Точки, векто- Точки, векто-
дуги, символы ры, дуги, сим- ры, дуги, сим- ры, дуги, сим-
волы волы волы
2500 — — —
4400 — —
1 16 256 из 4096 16
— 512/128 • 128 2X512
2800 260 800 500
1600X1306X1265 545X510X440 500X600X500 510X500X500
(монитор) (монитор)
715 130 80 80
Изображение получается черно-белым без градаций
яркости.
Технические характеристики отечественных графиче-
ских дисплеев приведены в табл. 2.1.
Основным типом графических дисплеев в настоящее
время стал растровый дисплей.
Современные растровые дисплеи имеют экран от 31 до
51 см по диагонали и формируют монохромное или
цветное изображение с растром от 256X512 до 1024Х
ХЮ24 точки.
Основным параметром, определяющим технические
характеристики графического дисплея, является его раз-
решающая способность, зависящая от таких факторов,
как полоса пропускания видеоусилителя, частота кадро-
вой и строчной развертки, контрастность, точность све-
дения лучей (в цветных ЭЛТ), диаметр светового пятна.
Повышение разрешающей способности дисплея сильно
влияет на его стоимость и стоимость рабочей станции,
в составе которой он используется.
69
В зависимости от области применения графические
дисплеи принято делить по разрешающей способности
на четыре класса;
1) малой разрешающей способности — до 512Х
Х512 точек;
2) средней разрешающей способности — от 512Х
Х512 до 768X576 точек;
3) высокой разрешающей способности — от 768Х
Х576 до 1024X1024 точки;
4) сверхвысокой разрешающей способности — свыше
1024X1024 точки.
Графические дисплеи малой и средней разрешающей
способности используются в ПЭВМ, системах обработки
текста и деловой графики. Графические дисплеи высокой
и сверхвысокой разрешающей способности применяются
в основном в системах автоматизированного проекти-
рования (САПР), в первую очередь в мощных САПР
машиностроения.
Растровый дисплей на ЭЛТ останется основным ти-
пом графического дисплея в ближайшем будущем.
В настоящее время в СССР для систем ЕС ЭВМ и
СМ ЭВМ разработаны и выпускаются растровые графи-
ческие дисплеи (как монохромные, так и цветные) не-
скольких типов, однако все они относятся к дисплеям
малого и среднего разрешения и предназначены для вы-
вода на экран ЭЛТ простых чертежей и рисунков (так
называемая «деловая графика»).
Усилия разработчиков должны быть направлены на
расширение функциональных возможностей, повышение
быстродействия и уровня интеллекта графических дисп-
леев, с тем чтобы подавляющая часть операций по фор-
мированию и обработке изображения выполнялась непо-
средственно в дисплее без обращения к главной ЭВМ.
Необходимо также уменьшить массу и энергопотребле-
ние графических дисплеев, а также снизить их стоимость.
Достаточно высоких характеристик можно ожидать
от графических дисплеев на многопучковых (с числом
пучков 4—8) монохромных ЭЛТ, позволяющих за счет
параллельной развертки электронных пучков в несколько
раз повысить разрешающую способность дисплея. Для
получения цветного изображения в таких дисплеях
необходимо использовать жидкокристаллический клапан
с комплектом светофильтров.
Векторные графические дисплеи на ЭЛТ с регенера-
цией изображения. В векторном дисплее графический
70
образ получается параметрическим способом в режиме
регенерации изображения. Этот способ экономичен с
точки зрения аппаратных затрат в цифровой части
(особенно это касается ЗУР), обеспечивает высокую
разрешающую способность графического монитора, пре-
доставляет пользователю возможность работы в интерак-
тивном режиме с разнообразными вводными устройствами
(световое перо, планшеты и функциональная клавиатура),
необходимыми для создания и редактирования графиче-
ской информации на экране дисплея.
Рассмотрим состав векторного дисплея и назначение
его компонентов, изображенных на схеме (рис. 2.4).
Запоминающее устройство служит для хранения дисп-
лейного файла. Данные из ЗУ считываются дисплейным
процессором и распределяются по двум направлениям.
Графические данные поступают в графический процессор,
где они преобразуются в параметрические аналоговые
сигналы ux(t), uY(t) и uz(t), являющиеся входными для
монитора. Команды управления обрабатываются в дисп-
лейном процессоре, где они преобразуются в логические
сигналы, управляющие режимами работы графического
процессора, вводных устройств, запоминающего устрой-
ства и блока сопряжения с каналом (БСК). С помощью
дисплейного процессора создаются также синхронизиру-
ющие сигналы, которыми определяются начало и конец
процесса отображения информации на экране, время
ожидания начала нового кадра, порядок обработки пре-
рываний и приостановок процесса регенерации, вызывае-
мых действиями пользователя и рабочей программой.
Дисплейный процессор формирует управляющие
сигналы записи-чтения и адреса ЗУ, по которым считы-
вается очередная информация из дисплейного файла.
Вводные устройства создают необходимую при редак-
тировании графическую и текстовую информацию, обес-
печивают выдачу запросов и команд управления в
дисплейный процессор и ЭВМ верхнего уровня. Эта ин-
формация записывается вводными устройствами в реги-
стры координат метки, адреса курсора и ручного ввода.
Рассмотрим более подробно работу основных под-
систем векторного дисплея, а именно:
— подсистемы отображения графической информации
на экране ЭЛТ;
— подсистемы ввода управляющей и графической
информации пользователем;
— подсистемы управления.
71
Дф
Связь с ЭВМ
Подсистема отображения. Основными
компонентами этой подсистемы (рис. 2.5) являются
электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) с отклоняющими и
фокусирующими узлами (находятся в мониторе) и гене-
ратор функций, создающий сигналы управления ЭЛТ
(находится в графическом процессоре).
Изображение формируется на экране ЭЛТ с помощью
сфокусированного тонкого электронного луча. Луч, по-
падая в слой люминофора, образует светящееся пятно,
которое и является изображающей точкой. Положение
изображающей точки на экране (координаты X, Y) опре-
деляется значениями сигналов их и иу, создаваемых гене-
ратором функций на входе отклоняющей системы ЭЛТ.
Яркость изображающей точки определяется значением
сигнала uz, поданного на модулятор ЭЛТ. Время после-
свечения люминофора по возможности делается малым,
так как в этом случае изображающая точка при переме-
щении по экрану не оставляет следа, что необходимо
для работы светового пера. Если величины их и иу посто-
янны, то изображающая точка неподвижна. Если вели-
чины их и иу изменяются во времени, то изображающая
точка движется по некоторой траектории. В частном
случае это могут быть отрезки векторов и дуг.
Предположим, что процесс получения изображения
на экране разделен на отдельные кадры постоянной
длительности Тр. В каждом кадре изображающая точка
движется по одной и той же заданной функциями ux(t)
и иу (t) траектории, которая совпадает с линиями вос-
производимого графического образа. Если длительность
кадра настолько мала, что изображение в кадре повто-
ряется с частотой, превышающей пороговую частоту зри-
тельной системы человека, при которой он замечает
мелькание кадров (частота примерно 33 Гц), то в этом
случае наблюдатель видит на экране неподвижное не-
мерцающее изображение графического образа. Подобный
режим называется режимом регенерации, а способ фор-
Рис. 2.4. Структурная схема векторного графического дисплея:
ЗУР — ЗУ регенерации; ГФ — генератор функций; Мн — монитор, ДП —
дисплейный процессор, БСК — блок сопряжения с каналом; РгКТ — регистр
координат точки, РгРВ — регистр ручного ввода; РгАК — регистр адреса
курсора, РгКМ — регистр координат метки; РгАЗУ — регистр адреса ЗУ,
ОСП — сигнал обнаружения светового пера; СП — световое перо; Пл — план-
шет, Мш — «мышь», Пт — потенциометр; АЦК — алфавитно-цифровая кла-
виатура; ФК/СИ — функциональная клавиатура со световыми индикаторами;
КлУК — клавиши управления курсором
мирования изображения — параметрическим, так как X,
Y являются функциями общего параметра /.
Режим регенерации позволяет создавать не только
статические, но и динамические картины. Изображение
воспринимается как динамическое, если расположение
на экране отдельных графических сегментов, из которых
строится графический образ, в соседних кадрах изменя-
ется.
Заметим, что на изображении, которое видит чело-
век на экране дисплея, не сказывается последователь-
ность рисования в кадре графических сегментов. Поэтому
одному графическому образу могут соответствовать
различные цифровые информационные описания.
При постоянной частоте регенерации яркость линий в
отличие от яркости точек зависит не от одного, а от двух
параметров — управляющего сигнала модулятора и ско-
рости движения изображающей точки. Чтобы яркость
линий была постоянной, достаточно выполнить условие
постоянства скорости движения изображающей точки
при uz = const:7^7^74^= В этом случае
предусмотренные в дисплейном файле градации яркости
можно обеспечить различными значениями сигнала мо-
дулятора Uz.
Условие постоянства яркости линии должно выпол-
няться в генераторе функций при переходе от цифрового
Р и с. 2.5. Подсистема отображения векторного графического дисплея
с параметрическим способом формирования графического образа:
ЭЛТ — электронно-лучевая трубка; М — модулятор, ФУ — фокусирующее
устройство, ОС — отклоняющая система; ЭЛ — электронный луч
74
описания графического образа к аналоговому, т. е. к
сигналам ux(t) и uY(t).
Следует заметить, что путем соответствующего перио-
дического изменения от времени (включения и выклю-
чения модулятора через заданные интервалы времени)
можно задать тип линии (сплошная, пунктирная, штрих-
пунктирная и т. п.).
Для векторного способа получения изображения ха-
рактерны определенные ограничения, которые наклады-
ваются на информационные характеристики дисплея и
в первую очередь на объем отображаемой информации и
качество графики. Требования к этим характеристикам
в известной мере являются противоречивыми. Так, объем
отображаемой информации достаточно точно оценивает-
ся суммарной длиной траектории, которую изображаю-
щая точка может пройти за время, равное длительности
кадра Гк:
U= S 4,
i = ।
где п — количество векторов; 4 — длина /-го вектора,
отображаемого на экране. Чем меньше 4, т. е. чем короче
векторы, тем большее количество их (п) можно отобра-
зить на экране.
Значение LK можно вычислить, если известны наи-
большая линейная скорость ул, с которой перемещается
изображающая точка, и время Гг, которое используется
в кадре для отображения графических сегментов
(Тг < Тк < Тр):
LK = ЦлТг = Цл(Тк — ДТП),
где ДГП — время, затрачиваемое в дисплее на подгото-
вительные операции в генераторе функций и операции
управления.
Например, при частоте регенерации fр = 1/Тр = 50 Гц
(Гк = Гр = 20 мс), пренебрежимо малых временных по-
терях (ДГП = 0) и скорости ил = 10 мм/мкс суммарная
длина составит 200 м. В действительности временные
потери конечны, причем чем больше п и короче векторы,
тем больше величина ДГП и меньше суммарная длина
контура графического изображения LK.
Предельное значение скорости движения изображаю-
щей точки зависит от ряда параметров электронно-
лучевой трубки, ее отклоняющей системы и генератора
функций — световой отдачи люминофора, ограничений,
75
накладываемых отклоняющей системой на скорость
изменения управляющих сигналов, быстродействия гене-
ратора функций.
Качество графики дисплея зависит от того, насколько
точным и стабильным окажется положение на экране
графических сегментов, образующих графический образ.
При этом выделяют такие основные характеристики, как
точность стыковки, отклонение от расчетной траектории
и неравномерность яркости точек, векторов и дуг. Причи-
нами погрешностей являются обычно динамические
ошибки электронных узлов и помехи, накладываемые
на рабочие сигналы их, иу и uz генератора функций. Так,
при скорости перемещения изображающей точки
10 мм/мкс задержка в контуре управления яркостью лу-
ча не должна превышать 25 нс, чтобы погрешность сты-
ковки векторов была менее 0,1 % (т. е. 0,25 мм при рабо-
чем поле 25X25 см2). Наложение помех обычно приво-
дит к искривлению линий и «размыванию» точек. Если
к тому же помехи несинхронизированы в кадре, т. е. в
каждом кадре они имеют различный вид, то это приведет
к эффекту дрожания изображения на экране, что недо-
пустимо с эргономической точки зрения. Источниками
помех чаще всего являются блоки питания электронно-
лучевой трубки и внешние электромагнитные поля, а
также токи, протекающие по земляным цепям. Чтобы
снизить эффект дрожания, начало кадра часто синхрони-
зируют с сетевым напряжением промышленной частоты
(например, с моментом перехода кривой напряжения
через нуль).
Рассмотрим принципы работы, схемные и конструк-
тивные решения, принятые для подсистемы отображения
векторного дисплея.
Монитор помимо электронно-лучевой трубки, узлов
высоковольтного питания, фокусирования, защиты от
прожига люминофора, регулирования яркости содержит
два аналоговых прецизионных блока, называемых коорди-
натными и символьными усилителями. С их помощью
сигналы их = их + их, иу = иу + ису, где их и Uy — вход-
ные сигналы координатных усилителей; их и иу — вход-
ные сигналы символьных усилителей, преобразуются с
высокой точностью сначала в токи, а затем в магнитные
потоки, управляющие положением луча ЭЛТ в простран-
стве. Параметры отклоняющих систем выбираются таким
образом, чтобы скорость рисования в режиме вектора
была не менее 10 мм/мкс, а время перехода с погашен-
76
Рис. 2.6. Изображение и параметры вектора (а), изображение и
параметры дуги (б), структурная схема генератора векторов и дуг,
построенного на базе высокоскоростной аналоговой модели второго
порядка с цифровым управлением (в)-
СПр — специализированный процессор, АЦМ — аналого-цифровая модель,
БУГВ — блок управления генератором векторов
ным лучом из одной точки в другую (в режиме точки)
составляло не более 20—30 мкс. Это обеспечит отображе-
ние достаточно большой по объему графической инфор-
мации.
Диагональ экрана равна 43—51 см, такой диагонали
соответствует рабочее поле 25X25 см и 35X35 см.
При диаметре светящейся точки 0,25 и 0,35 мм соответ-
ственно достигается разрешающая способность в преде-
лах рабочего поля 1024 линии (что соответствует точ-
77
ности 0,1 %). С такой точностью должны задаваться
координаты точек при отображении графических прими-
тивов на экране. Чтобы защититься от наложенных
помех, монитор и его отдельные части тщательно экра-
нируются, кроме того, принимаются меры к тому, чтобы
операционная земляная цепь монитора была эквипотен-
циальной (с точностью до 1 мВ).
Покажем, каким образом генератор функций создает
сигналы их, иу, их, ucy, uz, необходимые для изображения
графических примитивов — точка, вектор, дуга, символ.
Поскольку режим точки является частным случаем режи-
ма вектора, а любой символ может быть аппроксимиро-
ван отрезками прямых и дуг окружностей (или эллип-
сов), достаточно рассмотреть способы изображения век-
торов и дуг. Для удобства введем переменные X и У,
отличающиеся от величин икх, Uy, их, и\ масштабным
коэффициентом.
Вектор и дугу представим неоднозначной функцией
Y = F(X), где X и У — функции общего параметра вре-
мени /, изменяющегося от 0 до t = tk, равного времени
изображения функций F в плоскости (X, Y) (рис. 2.6).
Величина 4 должна быть такой, чтобы -д/ (dX/dt)* +
+ (dY/dt)2 = va.
Величины X(t) и Y(t) являются частными решениями
системы дифференциальных уравнений [4] для случая
отображения векторов:
dX/dt = ЬАп/Тп;
dY/dt = \Вп/Тп; (2.1)
Х|/-о~ I. У^, = „= В„_
ДА = А„ — А„ _ ХВп = Вп — Вл_ ।; (2.2)
Тп = у/ДА2 + \В2/ия.
Решением системы (2.1) будут уравнения
Х = ^/ + А-ь Y = ^-t + Bn^. (2.3)
При t = Тп значение X = Ап, Y = Вп, следовательно,
4 = К.
Уравнение, связывающее функции X и Y, является
уравнением прямой (рис. 2.6, а) :
У=-Х^-(Х-Ап-Ц) +Bn_t. (2.4)
78
Для случая отображения дуг:
d% ^Л у &Л
di рл рп
dY _ ил ил
• 4 — • -Л “] С/
dt р„ рл
(2.5)
Рп =-\1(Ап - С„)2+ (В„ -£>„)2;
Х/=О = ^Л—1, У|/=0=^я—1-
Решением системы (2.5) являются уравнения:
X = p«sin (<Ол/ + фп) + Сл;
Y = рлсоз (о)л/ + фл) + Dn,
где
о)л = -у-, фл = arctg
Сп Ап—1
Dn — Вп_\
Уравнение, связывающее переменные X и У, есть
уравнение окружности в относительных координатах с
центром (Сп, Dn) и радиусом рл (рис. 2.6, б):
(X— сп)2 + (Y— D„)2 = p2„.
Функции X(t) и Y(t), а соответственно uKx(t) и
Uy(t) можно получить с помощью математической модели
второго порядка с постоянными коэффициентами, кото-
рые вычисляются по формулам (2.2) для векторов и
(2.5) для дуг. Собственная частота модели fn = ил/
/(2лрл) достигает при этом значения 10—100 кГц, поэто-
му модель является высокочастотной и ее практическая
реализация целесообразна с использованием аналого-
цифровой элементной базы.
На рис. 2.6,в изображена структурная схема генерато-
ра векторов и дуг, в котором используются аналоговые
интеграторы с цифровым управлением и цифроаналого-
вые преобразователи. На их основе строится высокоточ-
ная аналоговая модель для решения систем дифференци-
альных уравнений (2.1) и (2.5).
Входными данными генератора являются значения ко-
ординат начала, конца и центра окружности и атрибуты
векторов и дуг, которые по сигналам блока управления
(БУ) генератора векторов записываются во входной ре-
гистр.
79
Преобразование координат в коэффициенты модели
по формулам (2.2) и (2.5) производится специализи-
рованным процессором (СПр). Путем изменения режи-
ма и параметров модели осуществляется установка гра-
фических атрибутов (типы линий), аффинные преобразо-
вания и корректировка основных параметров (декремен-
Р и с. 2.7. Изображение символа 5, составленное из векторов и дуг (а),
параметрические функции, необходимые для получения изображения
символа 5 (б), структурная схема генератора символов на базе высоко-
частотной модели второго порядка с переменными параметрами (в):
ПЗУ — постоянное запоминающее устройство, АЦМ — аналого-цифровая мо-
дель, БУГС — блок управления генератором символов, РгСА — регистр сим-
волов и атрибутов
80
та-инкремента затухания-нарастания колебаний и т. п.)
модели.
Обмен информацией модели со специализированным
процессором осуществляется асинхронным способом, так
как в этом случае обеспечивается режим отображения
с минимальными приостановками, т. е. с наибольшей
производительностью.
Выходные величины генератора их, Uy, Uz формируются
в модели и непосредственно управляют координатной
системой монитора.
При отображении символов параметрические функции
получаются путем аппроксимации контура символа це-
почкой векторов и дуг. В качестве примера на рис. 2.7, а
изображен контур цифры 5, составленный из двух векто-
ров и одной дуги. На рис. 2.7, б представлены функции
ifx(t), uc\(t) и ucz(t), соответствующие контуру цифры 5.
Эти функции имеют четыре участка — на трех участках
функции являются линейными и на одном функции явля-
ются гармоническими. На первом линейном участке изоб-
ражающая точка выводится в исходное положение и
имеет нулевую яркость. Аналогично можно получить па-
раметрические функции для любого символа.
Количество отрезков векторов и дуг для различных
символов различно. При вычерчивании сложных симво-
лов (Ж, Щ и др.) параметрические функции могут со-
держать до 10—12 векторов, часть из которых изобража-
ющая точка проходит с нулевой яркостью.
В соответствии с изложенным для построения генера-
тора символов целесообразно применить ту же аналого-
вую модель второго порядка, которая использовалась
для построения генератора векторов и дуг, но с несколь-
ко иными параметрами и программами управления. Ос-
новные отличия заключаются в следующем. Коэффициен-
ты символьной модели и Ь* (где k — номер участка)
должны быть кусочно-постоянными, принимающими
столько значений, сколько участков имеют параметричес-
кие функции. Разрешающую способность символьной мо-
дели можно существенно снизить, поскольку она рабо-
тает не во всем рабочем диапазоне экрана, а лишь в пре-
делах одного знакоместа. В то же время скорость рисова-
ния контура символа должна быть предельно высокой,
чтобы время рисования символа не превышало 3—5 мкс.
При этом на экране может быть отображено до 5 тыс. сим-
волов. Коэффициенты модели могут принимать заранее из-
вестные значения, количество которых сравнительно не-
5 — 677
81
велико. Поэтому вся графическая информация заранее
записывается в постоянном запоминающем устройстве.
Генератор символов (рис. 2.7, в) включает в себя три
функциональных узла — модель второго порядка (АЦМ),
постоянное запоминающее устройство подпрограмм коэф-
фициентов модели (ПЗУ), блок управления (БУГС).
Чтобы сделать объем информации ПЗУ небольшим, при
кодировании символа используется двухступенчатый
принцип синтеза его контура из часто встречающихся
фрагментов. При этом требуется два уровня в организа-
ции ПЗУ — уровень запоминания данных для фрагмен-
тов и уровень синтеза символов из фрагментов. В качест-
ве фрагментов букв русского алфавита можно исполь-
зовать следующие изображения:]]]] [5] [г] и т. д. Прямо-
угольник в данном случае обозначает границы знакомес-
та. При таком двухступенчатом принципе кодиррвания
на один символ в среднем приходится 100—120 бит ин-
формации в ПЗУ.
Помимо генератора функций в состав графического
процессора подсистемы отображения могут входить спе-
циализированные процессоры геометрических преобразо-
ваний, реализованные аппаратными или программными
средствами. Преобразования могут быть дву- и трехмер-
ными. Наиболее распространенными являются процес-
соры двумерных преобразований, реализующие операто-
ры: сдвига (X* = X + a, Y* = Y + Ь), масштабирования
(X* = Хтх, У* = YmY) и поворота (X* = X cos 0 — У sin 0,
У* = Xsin0 + У cos0), здесь X*, У* — новые преобразо-
ванные координаты.
Кроме того, аппаратную реализацию могут иметь пре-
образования выделения информации в окне (с использо-
ванием оператора отсечения).
Рассмотрим далее форматы данных и графические
приказы подсистемы отображения. Графическими дан-
ными, которые записываются в дисплейном файле, явля-
ются значения координат, коды символов, коды графи-
ческих сегментов. Чтобы обеспечивались разрешающая
способность экрана 0,1 % и число адресуемых на экране
точек не менее 1 000, координаты задаются двоичными
числами с количеством разрядов не менее 10.
Кроме того, предусматривается еще два-три разряда для
работы с графическими полями, превышающими размер
экрана. Поэтому для каждой координаты в ЗУ отводит-
ся 2 байт. Отсюда при изображении одной точки в
абсолютных координатах в дисплейном файле необходи-
82
мо предусмотреть 4 байт. Наибольший объем требуется
при изображении вектора и дуги в абсолютных коорди-
натах— 8 и 12 байт соответственно. При отображении
цепочки векторов (полилинии) в два раза сокращается
объем данных за счет совмещения начала последующего
вектора с концом предыдущего.
Кодирование векторов получится более экономичным,
если наряду с абсолютной ввести и относительную систе-
му координат. При этом для каждого вектора задаются
его приращения (т. е. величина и знак) по координатам
X и У. Если ограничить максимальную длину вектора
(например, 64 растровыми единицами), то объем инфор-
мации сократится еще вдвое).
Способ кодирования в относительных координатах ис-
пользуется и в режиме отображения точек.
Следует заметить, что кодирование в относительных
координатах помимо экономии памяти позволяет созда-
вать подпрограммы графических фрагментов, которые
многократно отображаются в различных частях экрана.
Положение фрагмента на экране при этом задается одной
начальной точкой в абсолютных координатах. Если в
каждом кадре значения координат этой начальной точки
плавно изменять, то фрагмент начнет перемещаться по
экрану, т. е. получится эффект «буксировки» графического
сегмента по экрану.
На рис. 2.8 показаны форматы данных, принятые в
ЕС ЭВМ для точек и векторов.
При абсолютной адресации используется
четырехбайтная структура (рис. 2.8, а). В двух байтах
по X записываются значения бита яркости (Вя) и значе-
ние координаты Ал в целочисленной системе координат
с весовыми коэффициентами 2х, i = 0,1, ..., 9. Бит яркости
равен 1, если луч закрыт, или 0 — если луч открыт.
В двух байтах по Y записывается значение координаты
Вп, аналогично Ап. При десяти разрядах максимальное
значение Ап и Вп составляет 1023 растровых единиц.
При относительной адресации использует-
ся двухбайтовый формат (рис. 2.8, б). В четном байте
записываются знак и величина ДЛл приращения
вектора по X, а в нечетном байте — знак Зьвп и
величина ДВЛ приращения по Y, а также бит яркости
вектора (Вя). При таком кодировании максимальная вели-
чина вектора составляет 63 растровых единицы.
В табл. 2.2 приведены коды и назначение основных
графических приказов для ЕС ЭВМ. Приказы разделены
6*
83
и- луч открыт
1 - луч закрыт
Рис. 2.8. Форматы графических данных векторного дисплея
на семь групп, каждая из которых обеспечивает опреде-
ленные графические функции. Приказы имеют двухбайто-
вую структуру. Первый байт — это признак установки
режима (2А). Второй байт — код приказа. Коды записы-
ваются в шестнадцатеричной системе.
Подсистема ввода управляющей и
графической информации. Она включает в се-
бя разнообразные устройства, которые можно разделить
на несколько самостоятельных групп.
Устройство алфавитно-цифровой клавиатуры предназ-
начено для ввода символьной информации. Аналогичное
устройство рассматривалось в разделе, посвященном ал-
фавитно-цифровым дисплеям. С помощью алфавитно-
цифровой клавиатуры вводятся команды, текст и значе-
ния параметров. Каждое нажатие клавиши вызывает
прерывание блока управления дисплея и занесение в
регистр данных кода символа, указанного на клавише,
с учетом типа регистра. В дальнейшем код клавиши
интерпретируется с учетом ее смыслового содержания.
Особую группу образуют клавиши управления курсором,
используемым при редактировании текстовой информации,
и клавиши управления дисплеем. Клавиатура мо-
жет находиться в состоянии, заблокированном по сигна-
лам блока управления, и устанавливать признак ВНИ-
МАНИЕ с требованием на обслуживание.
84
Функциональная клавиатура является вторым кла-
вишным устройством. В отличие от алфавитно-цифровой
функциональная клавиатура вызывает прерывание цент-
рального процессора графической системы и инициирует
обращение к подпрограммам обработки, с помощью кото-
рых осуществляются преобразования дисплейного файла.
Функциональная клавиатура имеет от 16 до 32 клавиш
и набор световых индикаторов, включаемых по командам
центрального процессора. При работе с функциональной
клавиатурой индикаторы обеспечивают оператору обрат-
ную связь, показывая реакцию системы на его действия,
что соответствует образованию сигнала ЭХО.
Таблица 2.2
Наименование графи- ческого приказа Код приказа (шестнадцате- ричный) Назначение приказа
Точечный режим абсолютный в малых прираще- ниях в больших прира- щениях 2А-00 2А-04 2 А-10 Отображение на экране точки, заданной в абсолютных коорди- натах или в относительных ко- ординатах с минимальным зна- чением приращений 64 или 1024 растровых единицы
Векторный режим абсолютный в малых прираще- ниях в больших прира- щениях 2А-02 2А-05 2А-12 Отображение на экране векто- ра, заданного в абсолютных или в относительных координатах с максимальным значением при- ращений 64 или 1024 растровых единицы
Режим дуг абсолютный относительный 2А-03 2А-13 Отображение на экране дуги, заданной в абсолютных или от- носительных координатах
Символьный режим незащищенный, ос- новной, большой, ма- лый, средний 2A-4S Отображение символов основ- ного (S=0), большого (S = = 1), малого (S= 2) и средне- го (S = 3) размеров
Символьный режим защищенный основной большой 2А-44 2А-45 Отображение защищенных символов основного размера Отображение защищенных символов большого размера
Символьный режим со знаками, поверну- тыми на 90° 2А-48 Отображение символов основ- ного размера, повернутых на угол 90° против часовой стрел- ки
85
Продолжение табл. 2.2
Наименование графи- ческого приказа Код приказа (шестнадцате- ричный) Назначение приказа
Символьный режим с переменным интерва- лом 2А-50 Отображение символов с за- данным интервалом
Маркирование абсолютное относительное 2А-01 2А-11 Изображение одного и того же символа в знакоместах, задан- ных точками в абсолютных или относительных координатах
Режим сегмента Отмена режима сег- мента Признак коэффици- ентов преобразования 2А-92 2А-93 2А-94 Отображение графического сег- мента по данным, следующим за приказом до появления при- каза отмены режима сегмента Задание коэффициентов аффин- ных преобразований, масшта- бирование, сдвиг, поворот
Установить яркость повышенную нормальную 2А-ОС 2А-ОД Управление яркостью изобра- жения
Вывести метку 2А-90 Отображение на экране графи- ческой метки, которую оператор может перемещать с помощью планшета и координатного ме- ханизма
Установить интервал между символами 2А-08 В двух байтах после данного приказа задается шаг между символами в строке
Устройства ввода координат образуют самостоятель-
ную группу. В нее входят планшетное устройство (или
просто планшет) и разнообразные координатные меха-
низмы (координатная ручка, «мышь», «шар» и т. п.).
С их помощью в отдельный регистр записываются коор-
динаты метки (Лм и Вм) в плоскости (X, Y).
Величины Лм и Вм — аналоговые; считываются по
времени настолько часто, что оператором они воспри-
нимаются как функции непрерывного времени. В действи-
тельности Лм и Вм являются функциями дискретного вре-
мени пто, где 1/то — частота перезаписи данных из коор-
динатного устройства в регистр метки. Величины Лм,
Вм могут использоваться для указания позиции графичес-
кой метки на экране. Все координатные устройства дол-
жны иметь разрешающую способность, не меньшую чем
86
обеспечивает экран. Только при этом управление графи-
ческой меткой будет эффективным.
Пользуясь планшетом, оператор вводит графическую
информацию с помощью визира или магнитного каранда-
ша и таким образом считывает координаты, указывае-
мые перекрестием визира или острием карандаша на
листе бумаги (это может быть чертеж, фотография или
чистый лист). Планшет имеет рабочую поверхность, на
которой располагается лист бумаги. Чтобы оператору бы-
ло удобно работать, планшет помещают непосредственно
перед экраном дисплея.
Главной особенностью планшета является то, что он
обеспечивает считывание данных в абсолютной системе
координат, что необходимо при вводе в дисплей инфор-
мации с чертежа, графиков и т. п. К тому же метка
копирует движение руки оператора практически без за-
держки, т. е. безынерционно, что важно с эргономической
точки зрения.
С помощью координатной ручки вырабатываются сиг-
налы управления перемещением графической метки по
X и Y. Наклон ручки в плоскости X приводит в движение
потенциометр, с которого снимается сигнал ДХ. Знак
этого сигнала, который задает не абсолютное значение
координаты, а лишь скорость ее изменения, определяет-
ся направлением наклона ручки (влево — минус, впра-
во— плюс). Аналогично формируется сигнал ДУ. Пос-
кольку ручка перемещается в двух измерениях, метка на
экране может двигаться в любом направлении и с разной
скоростью. По мере приближения метки к заданной точке
рабочего поля скорость ее перемещения может быть сни-
жена до нуля. Такой способ управления меткой делает
процесс управления плавным и удобным, но не таким
быстрым, как способ управления планшетом.
Координатный механизм типа «мышь» преобразует
перемещения механизма в плоскости (X, У) в потоки
единичных приращений ДХ и ДУ, которые в дальнейшем
суммируются с помощью двух счетчиков. Содержимое
счетчиков интерпретируется как значение координат Ам,
Вм. В устройстве «мышь» располагается также несколько
(от 2 до 4) функциональных клавиш, с помощью которых
оператором передаются команды управления. Механизм
удобен для управления меткой на экране, так как он
может располагаться в любом подходящем для операто-
ра месте, в том числе и непосредственно перед экраном
дисплея.
87
Кроме того, можно управлять меткой, не отрывая взгля-
да от изображения на экране.
Устройство ввода скалярных величин, называемое
часто «потенциометром» или валюатором, является опра-
шиваемым устройством, выдающим аналоговые сигналы
в виде напряжений. С помощью аналого-цифрового пре-
образователя они преобразуются в цифровые величины,
которые используются в прикладной программе в качест-
ве параметров процедур геометрических преобразований,
координат точек и т. п.
Особое место среди вводных устройств занимает све-
товое перо (СП), выполняющее функцию указания гра-
фического сегмента. Световое перо имеет удлиненный
металлический корпус, в который вмонтированы фотоди-
од и линза. Если в поле зрения светового пера попадает
изображающая точка на экране, то им с небольшой
задержкой формируется сигнал прерывания режима реге-
нерации, используемый в дальнейшем для формирова-
ния адреса обнаруженного элемента на экране. Световое
перо имеет концевой контакт, который замыкается, когда
перо касается стекла ЭЛТ. С помощью концевого кон-
такта световое перо переводится в один из режимов
— активный или пассивный.
Подсистема управления обеспечивает ре-
генерацию графического образа, редактирование тексто-
вой и графической информации с использованием ввод-
ных устройств, обмен информацией дисплея с ЭВМ верх-
него уровня. В подсистеме исполняются команды управ-
ления двух видов: внутренние — в дисплейном процес-
соре и внешние или канальные — в блоке сопряжения
с каналом.
Для запуска и поддержания процесса регенерации с
заданной частотой смены кадров необходимы команды
начала перезаписи кадра, перехода к подпрограммам,
окончания текущего кадра и ожидания запуска следую-
щего кадра. Более разнообразны команды редактирова-
ния, с помощью которых производится обработка запро-
сов и данных от вводных устройств, а также обновление
дисплейного файла за счет «подкачки» информации от
центральной ЭВМ. Для обмена информацией с ЭВМ
используются стандартные команды, форматы которых
зависят от типа интерфейса связи дисплея с ЭВМ.
На примере графического дисплея ЕС ЭВМ познако-
мимся с внутренними командами управления. Команды
имеют двухбайтовый формат, аналогичный формату для
88
Таблица 2.3
Наименование команды управле- ния Код команды (шестнадцате- ричный) Назначение команды
Начало кадра 2А-82 Запуск процесса регенерации, в ЗУ считываются первые два бай- та, адрес которых указан в ре- гистре адреса ЗУ
Безусловный пере- ход 2A-FF Обращение к ЗУ по адресу, ука- занному в двух байтах, следующих за командой
Переход с возвра- том 2A-ED Переход к подпрограмме, опреде- ляемой адресом в двух байтах пос- ле команды. После выполнения подпрограммы осуществляется пе- реход к ячейке а + 4, где а — ад- рес первого байта команды
Переход по ра- венству 2A-F7 Переход по адресу, указанному в двух байтах после команды, при условии равенства двух чисел. Ес- ли числа не равны, то программа продолжается с адреса а -|- 4, где а — адрес первого байта команды
Переход по нера- венству 2A-F6 Переход по неравенству двух чи- сел, аналогично предыдущему
Переход по нулю в регистре итера- ций 2A-FA Переход по адресу, указанному в двух байтах после команды, при условии равенства нулю числа в регистре итераций. Если число не равно нулю, то из числа в регистре итераций вычитается 1 и програм- ма продолжается с адреса а + 4, где а — адрес первого байта команды
Переход по нену- лю в регистре ите- раций 2A-FB Переход по неравенству нулю чис- ла, аналогично предыдущему
Конец последова- тельности команд 2А-81 Прерывается регенерация, в канал выдаются данные о причине пре- рывания и адрес ЗУ, следующий за командой Команда используется для обнов- ления дисплейного файла со сто- роны ЭВМ
Записать позицию луча 2А-ЕА Координаты луча (из ГВ) записы- ваются в четыре ячейки ЗУ, начи- ная с той, адрес которой указан в двух байтах, следующих за коман- дой. После этого регенерация про-
89
Продолжение табл. 2.3
Наименование команды управле- ния Код команды (шестнадцате- ричный) Назначение команды
Записать адрес 2А-ЕВ должается с адреса а 4- 4, где а — адрес первого байта команды Адресная константа в ячейках (а + 4, а + 5) записывается по указанному в ячейках адресу (а -|- 2, а + 3). После этого реге- нерация продолжится с адреса а 4- 6
Записать ту констан- 2А-ЕС Выполняется аналогично команде 2А-ЕВ
Отсутствие опера- ций 2А-80 Информация, следующая за этой командой, не воспринимается и не отображается, пока не появится признак 2А в четной ячейке. При замене кода операции 80 на другой информация может появиться на экране. При замене на команду FF производится переход к другой подпрограмме
графических приказов. В первом байте указывается приз-
нак внутренней команды управления (2А), во втором
байте — код режима операции.
Назначение и коды этих команд представлены в
табл. 2.3.
С помощью этих команд имеется возможность запу-
скать и останавливать процесс чтения дисплейного фай-
ла в ЗУ, переходить к подпрограммам с возвратом
к основной программе, создавать цепочки вложенных
подпрограмм, выбирать различные ветви программы в
зависимости от выполнения условий равенства или нера-
венства двух чисел, условий равенства или неравенства
нулю числа в регистре итераций, прерывать или при-
останавливать процесс считывания данных в ЗУ (т. е.
процесс регенерации), передавать и запрашивать в ЭВМ
новые данные.
Рассмотрим команды, обеспечивающие условные пере-
ходы и прерывания по сигналам светового пера
(табл. 2.4). Основным режимом работы светового пера
является однократное обнаружение (2А—84). Появление
команды 2А-84 в дисплейном файле разрешает однок-
ратное обнаружение графического примитива на экране
при условии, что сработал управляемый оператором кон-
цевой контакт светового пера. Сигнал обнаружения по-
90
Таблица 2.4
Наименование команды Код команды Назначение команды
Однократное об- наружение 2А-84 Разрешается однократное обнару- жение ГЭ при нажатии контакта СП (когда ГЭ попадает в поле зрения СП)
Многократное об- наружение 2А-86 Сигнал обнаружения появляется в каждом кадре независимо от состояния контакта СП
Запрет обнаруже- ния 2А-85 Защита графического образа от обнаружения СП
Переход по необ- наружению 2A-FD Условный переход при обнаруже- нии одного ГЭ (точка, вектор, сим- вол, дуга)
Запомнить обна- ружение 2А-83 Обеспечивает обнаружение графи- ческих сегментов
Переход по запом- ненному обнару- жению 2A-FC Условный переход при обнаруже- нии СП по адресу, указанному в двух байтах после 2A-FC
Прерывание по запомненному об- наружению 2А-87 Вызывает прерывание при обна- ружении СП регенерации, в ЭВМ выдается код режима опе- рации и адрес ЗУ (следующий за командой)
явится от графического элемента (ГЭ) после команды
2А-84, который окажется первым в поле зрения
светового пера. При этом приостанавливается процесс
регенерации и в ЭВМ передаются данные о прерыва-
нии. По текущему адресу ЗУ определяется место обна-
ружения элемента в дисплейном файле. После выполне-
ния предусмотренной пользователем программы обработ-
ки прерывания процесс регенерации продолжается. Гра-
фический элемент, который был указан световым пером,
переводится в режим мерцания с низкой частотой, что
является ответной реакцией (сигналом ЭХО) на действия
пользователя. После этого пользователь может продол-
жить операции, связанные с преобразованием данного
элемента, путем введения инструкций с помощью функци-
ональной клавиатуры.
Помимо однократного возможен также режим много-
кратного обнаружения световым пером (команда 2А-
86). В этом режиме сигнал обнаружения появляется
независимо от состояния концевого контакта. Обраба-
91
тывается он так же, как в режиме однократного об-
наружения. Режим многократного обнаружения исполь-
зуется для управления графическим маркером в следя-
щем режиме. В следящем режиме специальная програм-
ма удерживает маркер в поле зрения светового пера,
если скорость «буксировки» маркера не превышает до-
пустимого значения.
В дисплейный файл можно ввести графические сег-
менты, которые недопустимы для обнаружения световым
пером. Для этого используется команда 2А-85. Графи-
ческие данные, расположенные после этой команды, не
будут обнаруживаться до тех пор, пока не встретится
одна из следующих команд: ОДНОКРАТНОЕ ОБНАРУ-
ЖЕНИЕ, МНОГОКРАТНОЕ ОБНАРУЖЕНИЕ или НА-
ЧАЛО КАДРА.
Совместно с командами одно- и многократного об-
наружения используются дополнительные команды уп-
равления, с помощью которых производятся условные
переходы по обнаружению световым пером. Это команды:
ПЕРЕХОД ПО НЕОБНАРУЖЕНИЮ (2A-FD), ЗАПОМ-
НИТЬ ОБНАРУЖЕНИЕ (2А-83), ПЕРЕХОД ПО ЗА-
ПОМНЕННОМУ ОБНАРУЖЕНИЮ (2A-FC), ПРЕ-
РЫВАНИЕ ПО ЗАПОМНЕННОМУ ОБНАРУЖЕНИЮ
(2А-87).
Команда 2A-FD вызывает переход по адресу, ука-
занному в двух байтах после команды, если условия
для обнаружения удовлетворяются, а сигнал обнару-
жения равен нулю. В противном случае обращение к ЗУ
происходит в естественном порядке.
Команда 2А-83 служит для задержанной отработки
сигнала СП. Все сигналы СП в режимах одно- или
многократного обнаружения, появившиеся после этой
команды, запоминаются до тех пор, пока не появится
одна из команд перехода или прерывания по свето-
вому перу.
Команда 2A-FC выполняется аналогично команде
2A-FD с тем отличием, что переход осуществляется
по обнаружению светового пера при появлении команды
2A-FC.
Команда 2А-87 приостанавливает регенерацию и в
ЭВМ выдается признак режима операции (2А) и адрес
ЗУ, по которому записана команда 2А-87.
Приведем некоторые из наиболее распространенных
режимов редактирования информации на экране дисплея
оператором.
92
Вывод алфавитно-цифровой информации. В режиме
точки луч выводится в первую знаковую позицию.
С помощью алфавитно-цифровой клавиатуры указывают-
ся знаковая позиция и код знака. Интервал между
знаками задается соответствующей командой.
Вывод и перемещение изображения графического
маркера и графической метки. Маркер и метка отли-
чаются не только конфигурацией, но и способом отоб-
ражения.
Графический маркер образуется с помощью двух
векторов и имеет вид перекрестья; он рисуется гене-
ратором знаков аналогично остальным знакам в позиции,
определяемой координатами в регистре РгКМ (рис. 2.4).
При изменении содержимого этого регистра с помощью
планшета, «мыши» или координатной ручки маркер
перемещается по экрану. Благодаря зрительной обратной
связи оператор может точно подвести маркер к любой
точке на экране и при необходимости передать теку-
щие значения координат маркера в графический процес-
сор для их дальнейшей обработки. Таким образом,
выполняется функция позиционирования, т. е. указания
места на экране.
Графическая метка в отличие от маркера рисуется
не одним знаком, а набором знаков, образующих гра-
фический фрагмент. Фрагмент может представлять, нап-
ример, квадратную матрицу точек 3\3 или крест,
образованный двумя точечными линиями, состоящими из
11 точек каждая (одна точка центральная и по пять
точек с двух сторон). Все точки, кроме центральной,
изображаются в графическом режиме с относительной
системой координат. Центральная точка, определяющая
положение метки на экране, задается в абсолютной
системе координат. Ее координаты находятся в отдель-
ном регистре координат метки.
Предположим, что в дисплее имеется управляющий
модуль обработки сигналов светового пера, наведенного
на метку. Этим модулем вырабатываются приращения по
осям X и У, которые складываются с содержимым ре-
гистра координат метки. Если в поле зрения метки
попадают все точки или воспринимаемое изображение
является симметричным, то приращения равны нулю.
Если часть точек выйдет за пределы поля зрения
светового пера или изображение окажется несиммет-
ричным, то управляющий модуль выработает такие при-
ращения координат, при которых в следующем кадре
93
положение центральной точки метки совпадет с центром
поля зрения светового пера. Если данная процедура
повторяется с частотой кадровой развертки, то графи-
ческая метка все время находится в поле зрения све-
тового пера. При перемещении светового пера в пределах
рабочего поля экрана с некоторой ограниченной ско-
ростью графическая метка отслеживает траекторию све-
тового пера. Таким образом, графическую метку можно
«отбуксировать» в любое место экрана.
Графический маркер и графическая метка исполь-
зуются для вывода (рисования) по инициативе оператора
точек, векторов, дуг, непрерывных линий с помощью
вводных координатных механизмов и светового пера.
Вывод векторов. При выводе векторов в дисплейном
файле создается область с графическим режимом, в
ячейки данных которой записываются знаки ПУСТО. В
рабочей программе предусматривается обработка сигна-
ла функциональной клавиши вывода вектора. При нажа-
тии этой клавиши координаты графического маркера,
если оператор пользуется планшетом, «мышью», или ко-
ординаты графической метки, если оператор пользуется
световым пером, переписываются в соответствующие
ячейки дисплейного файла вместо знаков ПУСТО. На
экране при этом появляется изображение вектора, на-
чало, конец и атрибуты которого были указаны операто-
ром. Таким образом, указывая места на экране и на-
жимая клавишу вывода вектора, оператор создает гра-
фический образ.
В программе может быть предусмотрен режим, при
котором начало изображаемого на экране вектора зафик-
сировано, а конец вектора «привязан» к графическому
маркеру. При изменении положения маркера век-
тор меняет и угол наклона, и длину. Когда вектор
займет требуемое положение на экране, оператор
даст указание зафиксировать в дисплейном файле коор-
динаты конца вектора. После этого вектор начнет отоб-
ражаться на экране постоянно. Процедуру изображения
следующего вектора можно продолжить. Такой вывод
векторов получил название «резиновая нить». Он ока-
зался удобных в практических задачах, когда приходит-
ся иметь дело с насыщенными чертежами и схемами.
Вывод непрерывных линий. Этот режим называют
также режимом рисования световым пером. Проще всего
вывод непрерывных линий осуществляется путем аппрок-
симации заданной кривой кусочно-линейной функцией,
94
состоящей из отрезков равной длины. Длина отрезка
обычно измеряется количеством растровых единиц, ис-
пользуемых при его кодировании.
Процедура рисования световым пером состоит в сле-
дующем. Оператор наводит световое перо на графи-
ческую метку и начинает ее «буксировать» по задан-
ной траектории. Управляющая программа обеспечивает
изображение текущего вектора в режиме «резиновой ни-
ти». Как только длина вектора достигает установленно-
го предельного значения, программа автоматически без
участия оператора вырабатывает сигнал конца вектора
и в дисплейный файл в заранее предусмотренные ячейки
записываются данные конца вектора. Одновременно на-
чинает отображаться следующий вектор. Таким образом
Таблица 25
Адрес ЗУР Байт Комментарии
четный нечетный
0—1 2А 82 Установка режима, начало кадра
2—3 2А 02 Установка режима, векторный режим абсолютный
4—5 4Х XX Переход в точку (AiBi) с погашенным
6—7 ох XX лучом из начала координат
8—9 ох XX Переход в точку (А2В2) с открытым
10—11 ох XX лучом ИЗ ТОЧКИ (Л1В1)
12—13 ох XX Переход в точку (Л3В3) с открытым
14—15 ох XX лучом из точки (А2В2)
16—17 ох XX Переход в точку (Л4В4) с открытым
18—19 ох XX лучом из точки (А3В3)
20—21 ох XX Переход в точку (Л1В1) с открытым
22—23 ох XX лучом из точки (Л4В4)
24—25 4Х XX Переход в центр первого знака с
26—27 ох XX погашенным лучом
28—29 2А 45 Установка режима — знаковый, защи- щенный, увеличенный
30—31 5 2 Изображение знаков О, К, Н, О
32—33 С8 5
34—35 2А FF Установка режима, безусловный пере- ход
36—37 00 00 Адрес начала программы
Примечание. УР — установка режима; X — шестнадцатеричный код
координат.
95
можно изобразить цепочку векторов до тех пор, пока
не будет целиком заполнена выделенная область памяти.
Вывод графических фрагментов. В дисплейном файле
можно заранее записать подпрограммы графических
фрагментов, которые не будут отображаться без вмеша-
тельства оператора. Фрагменты при этом могут маски-
роваться командами ОТСУТСТВИЕ ОПЕРАЦИЙ. В ра-
бочей программе необходимо заранее предусмотреть воз-
можность замены команд ОТСУТСТВИЕ ОПЕРАЦИИ
на другие команды, в том числе на команду БЕЗУСЛОВ-
НЫЙ ПЕРЕХОД путем нажатия соответствующей функ-
циональной клавиши. Графические данные в дисплейном
96
файле могут изменяться также по инициативе рабочей
программы в ЭВМ в динамическом режиме, после появ-
ления команды КОНЕЦ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ
ПРИКАЗОВ.
В программном обеспечении графической системы
предусматривают возможность преобразования коорди-
нат с целью выполнения геометрических аффинных преоб-
разований (поворот, сдвиг, масштабирование), отсечения
линий при работе в режиме «окна» с большими графи-
ческими полями, в несколько раз превышающими размер
экрана.
В качестве примера в табл. 2.5 приведен дисплей-
ный файл простой картинки, изображенной на рис. 2.9.
Файл занимает в памяти 38 ячеек, из которых 2 ячейки
тратятся на запуск кадра, 4 ячейки — на окончание
кадра и возвращение к началу файла, 22 ячейки —
на отображение прямоугольника и 10 ячеек — на отобра-
жение текста. Программа довольно простая и на ее вы-
полнение затрачивается малая часть кадра (не более
100 мкс, т. е. 0,5 % от длительности кадра).
На рис. 2.10 представлен общий вид векторного
графического дисплея ЕС7980. На переднем плане на-
ходится экранный пульт с монитором на монохромной
ЭЛТ и набор вводных устройств: алфавитно-цифро-
вая клавиатура, функциональная клавиатура, планшет,
световое перо. В тумбе стола находится блок управления
экранного пульта. На заднем плане расположено груп-
повое устройство управления. Стол, на котором находит-
ся экранный пульт, является рабочим местом операто-
ра. Для удобства работы должен выполняться ряд эрго-
номических требований, к числу которых относятся:
удобное расположение экрана (для чего его делают
поворачивающимся и с антибликовым покрытием), удоб-
ное размещение вводных устройств (световое перо долж-
но быть под рукой, планшет располагают непосред-
ственно перед экраном, функциональная клавиатура
должна легко перемещаться по столу).
Растровые графические дисплеи на ЭЛТ с регенера-
цией изображения. Растровые дисплеи появились в ре-
зультате постепенного совершенствования векторных
дисплеев, которое шло по пути использования мони-
торов с внутренней графической памятью (называемой
РЗУ) и цифровым способом отображения информации
на экране телевизионной ЭЛТ. Это позволило решить
две задачи — повысить качество графики и объем отоб-
7 — 677 97
ражаемой информации; ввести новый графический при-
митив — закрашенную область. Подсистема отображения
при этом строится на хорошо отработанных на практи-
ке принципах растровой телевизионной техники, которые
широко использовались при создании алфавитно-цифро-
вых дисплеев. Графический образ в данном случае полу-
чается с помощью матрицы элементов изображения боль-
шой размерности. Каждый элемент изображения явля-
ется графическим примитивом и представляет собой све-
тящуюся точку на экране ЭЛТ, яркость и цвет
которой определяется значением сигнала управления,
поданного на модулятор ЭЛТ. Получаемое на экране
ЭЛТ изображение может быть черно-белым или цветным
в зависимости от типа используемого кинескопа.
Рассмотрим несколько подробнее работу подсистемы
отображения и параметры, характеризующие качество
графики.
Изображение получается методом регенерации, т. е.
повторением кадров с частотой, превышающей пороговую
частоту зрительной системы человека. В каждом кадре
электронный луч проходит рабочее поле методом ска-
нирования, т. е. путем перемещения вдоль телевизионных
линий (ТВЛ), расположенных горизонтально и заполня-
ющих равномерно всю рабочую область экрана. Чтобы
получить точечную матрицу, сигнал управления модуля-
тором синхронизируется с импульсами цифрового време-
ни, которые связаны с работой горизонтальной развертки
ЭЛТ. Число элементов изображения в матрице по гори-
зонтали (и) при этом получится равным отношению вре-
мени развертки телевизионной линии к периоду следова-
ния импульсов синхронизации. Число элементов изобра-
жения по вертикали (т) будет равным отношению дли-
тельности кадра ко времени одного цикла горизонталь-
ной развертки. Так, например, чтобы размерность матри-
цы была равной 1024 X 1024 при кадровой частоте
50 Гц, необходимо обеспечить длительность цикла гори-
зонтальной развертки 19 мкс, а частоту синхроимпуль-
сов— более 100 МГц. Если при этом учесть временные
затраты на обратный ход луча в подсистеме горизон-
тальной развертки, то эту частоту придется взять рав-
ной не менее 120 МГц.
При использовании типовой отклоняющей системы
для первого телевизионного стандарта число точек в
матрице по вертикали равно всего лишь 312 при частоте
регенерации 50 Гц (или 625 — при частоте регенерации
98
25 Гц), что недостаточно для обеспечения высокого
качества графики. Следовательно, для систем отображе-
ния высокого разрешения необходимы специальные высо-
кочастотные блоки формирования видеосигнала и горизон-
тальной развертки, характеристики которых согласованы с
характеристиками электронно-лучевой трубки.
При использовании масочной цветной ЭЛТ разреша-
ющая способность зависит, кроме того, от разрешающей
способности маски и размера экрана. Чтобы получить
матрицу с числом элементов 1024 X 1024 при шаге маски
0,25—0,35 мм, рабочее поле изображения должно иметь
размеры не менее 250X250 мм или 350X350 мм, что соот-
ветствует ЭЛТ с диагональю экрана 42—51 см. Такие ЭЛТ
выпускаются промышленностью для телевизионных при-
емников высокого класса.
В масочных кинескопах управление цветом осущест-
вляется параллельно по трем независимым каналам —
красного, зеленого и синего цветов. В каждом канале
имеются электронная пушка (источник электронного лу-
ча) и модулятор, управляющий яркостью соответству-
ющей цветовой составляющей. Цветовой оттенок и яр-
кость элемента изображения получаются в результате
наложения трех составляющих — красного, зеленого и
синего цветов (RGB). Если их интенсивность одинакова,
то элемент изображения имеет белый цвет. Предполо-
жим, что в каждом цвете можно задавать 2я градаций
яркости. Тогда количество цветовых оттенков получится
равным 2?я. При q = 4 по каждому цвету можно по-
лучить 16, а всего 4096 цветовых оттенков.
Коды цветовых оттенков элементов изображения
представляют собой основную информацию, которая дол-
жна запоминаться в РЭУ. При этом объем РЭУ опре-
деляется формулой Vp = 3nmq.
Следует отметить, что для отображения 256 цветовых
оттенков и разрешающей способности 1024 точек по обе-
им осям координат РЭУ должно иметь объем 1 М байт
и время обращения менее 20 нс. Построение такого ЗУ
представляет сложную техническую задачу, решение ко-
торой может быть осуществлено несколькими спосо-
бами.
Структурная схема растрового графического дисплея
с цветным монитором высокого разрешения показана на
на рис. 2.11. От векторного графического дисплея раст-
ровый дисплей отличается главным образом наличием в
системе двух новых устройств — растрового ЗУ регенера-
7*
99
к ЭВМ
Рис. 2.11 Структурная схема растрового графического дисплея с цветным монитором:
ЗУ — запоминающее устройство, РЗУ — растровое ЗУ, РП - растровый процессор, ДП — дисплейный
процессор; БСК — блок сопряжения с каналом, Мн - монитор, СП — световое перо, АЦК — алфа-
витно-цифровая клавиатура, КМ — координатный механизм,Пт — потенциометр, ОСП — сигнал об
наружения СП, ЭИ — элемент изображения, П — пользователь, R, G, В — видеосигналы — красный,
зеленый, синий
ции (РЗУ) в подсистеме отображения и растрового про-
цессора (РП). Именно эти устройства совместно с масоч-
ным цветным монитором обеспечивают растровый прин-
цип получения изображения.
Растровый дисплей помимо новых устройств содержит
традиционные блоки векторных дисплеев — ЗУ дисплей-
ного файла в векторной форме, процессоры обработки
дисплейного файла, вводные устройства и блоки сопря-
жения с центральным процессором.
В ЗУ дисплейного файла находятся графические
данные в векторной форме, сформированные в результа-
те совместных действий пользователя и рабочей програм-
мы в центральном процессоре. Пользователь восприни-
мает информацию на экране монитора и с помощью
вводных устройств — светового пера, координатных ме-
ханизмов, клавиатуры, валюатора — формирует необхо-
димые управляющие воздействия и данные для редак-
тирования графического образа. С целью повышения
производительности в системе могут предусматриваться
специализированные процессоры. Это прежде всего про-
цессор геометрических преобразований, осуществляющий
аффинные преобразования, масштабирование изображе-
ний и т. д. Связь с центральным процессором произ-
водится через специальный блок сопряжения, который
передает кванты информации с заданной скоростью на
необходимом расстоянии по стандартному интерфейсу.
Основной функцией растрового процессора является
преобразование векторного описания графического обра-
за в растровое. Для векторов это означает получение
совокупности точек, изображающих вектор по его на-
чальной и конечной точкам в принятой координатной
сетке. Это преобразование получило сокращенное назва-
ние вектор-растр. Основными параметрами его являются
шаг координатной сетки и время, затрачиваемое на
получение одного элемента изображения. Так, при одина-
ковом числе точек по координатам X и У, равном 1024,
и времени получения одного элемента изображения
Тэи= 1 мкс потребуется около 1 с для полной замены
одного изображения другим. Чтобы отображать динами-
ческие картины, необходимо уменьшить время Тзи мини-
мум на один порядок.
Существует много различных алгоритмов преобразо-
вания вектор-растра. Однако, учитывая необходимость
получения большой скорости преобразования, целесооб-
разно использовать алгоритмы, ориентированные на
101
предварительное масштабное преобразование графичес-
кого образа, при котором координаты X и Y принимают
целочисленные значения. При этом вычисление координат
элементов изображения производится без операций умно-
жения и деления (например, при использовании алгорит-
ма Брезенхэма).
В случае, если графическим сегментом является сим-
вол, данные в РЭУ переносятся из ПЗУ, в котором
записаны карты бит символов. Очевидно, что в качестве
такого ПЗУ можно использовать генератор знаков АЦД.
Однако процедура записи при этом отличается от приня-
той в АЦД, а именно матрицы переносятся в РЗУ пос-
ледовательно для каждого символа. Генератор символов
находится в растровом процессоре.
Новой функцией растрового процессора является зак-
раска области внутри заданного контура в интерактив-
ном или не в интерактивном режиме. С точки зрения
пользователя удобно изображение сегмента в виде зак-
рашенной области разделить на два этапа. Первый
этап — задание границы области, второй — закраска
внутренней части. Границу можно изобразить либо в ви-
де непрерывного контура с помощью вводного устрой-
ства типа локатора, либо в виде многоугольника. Второй
способ изображения границы проще с точки зрения прог-
раммных средств, поэтому он чаще используется в сис-
темах инженерных и научных исследований, в систе-
мах автоматизации проектирования. Первый способ необ-
ходим в случае машинной мультипликации и «живописи».
При построении памяти регенерации приходится ре-
шать задачу рационального удовлетворения двух проти-
воречивых требований — большого объема и высокого
быстродействия. Если монитор цветной, то на выходе
памяти каждые 10 нс необходимо выдавать коды трех
цветов (R, G, В), каждый из которых кодируется 3—4
бит. Поток информации на входе монитора будет сос-
тавлять 1,2 • 10* байт/с. Эта величина на один-два по-
рядка может превышать производительность растрового
процессора. В качестве компромисса чаще всего прини-
мают для памяти регенерации трехуровневую структуру
с двумя кадровыми ЗУ (КЗУ) и двумя сдвиговыми ре-
гистрами. Такая структура позволяет без остановки про-
цесса регенерации изменять содержимое памяти регене-
рации. При этом обновление данных в КЗУ производится
в течение нескольких кадров (до 5 и более). Требования
к быстродействию КЗУ при этом соответственно снижа-
102
ются. Чтобы обеспечивалось необходимое быстродействие
в режиме регенерации, данные из КЗУ считываются и
записываются в сдвиговые регистры параллельно, т. е.
сразу по нескольку байт (4 байт и более). Как и в
случае КЗУ, сдвиговые регистры работают поочередно
на обновление данных или на регенерацию изображения.
Данные из сдвиговых регистров считываются побайтно
и поступают на вход ЗУ третьего уровня, называемого
узлом цветности. В этом ЗУ имеется 256 12-разрядных
ячеек, в которые можно записать любые 256 цветовых от-
тенков из общего числа возможных 4096 цветовых оттен-
ков. Быстродействие узла цветности должно соответство-
вать скорости работы модулятора монитора. В данном
случае это частота 100 МГц.
Изложенные выше принципы организации процессов
отображения и редактирования информации использова-
ны при создании рабочей станции ЕС7580, в состав кото-
рой входит растровый монитор высокого разрешения
ЕС7281. Общий вид рабочей станции представлен на
рис. 3.4.
2.3. Дисплеи плазменные
и на жидких кристаллах
Основным типом алфавитно-цифровых и
графических дисплеев является дисплей с ЭЛТ, однако в
последние годы значительно возросла доля дисплеев с
плоским экраном. Если в 1983 г. объем выпуска дисплеев
с плоским экраном составлял 3,5 % от общего объема вы-
пуска, то к 1987 г. он вырос до 6 % и по прогнозам в
1990 г. достигнет 14,4 %.
Среди дисплеев с плоскими экранами больше других
используются „плазменные дисплеи и дисплеи на .жидких
кристаллах, обладающиё способностью сохранять изобра-
жение на экране в течение длительных интервалов време-
ни аналогично дисплею на запоминающей ЭЛТ. Но в
отличие от последнего они имеют два существенных пре-
имущества:
1) наличие экрана малого физического размера, кото-
рый является плоским и по сравнению с ЭЛТ имеет
небольшую глубину;
2) возможность локального стирания изображения на
экране.
Плоские экраны обеспечивают и ряд других преиму-
ществ, к числу которых следует отнести?/наличие немер-
цающего изображенияРполное отсутствие рентгеновского
юз
излучения, использование цифрового способа синтеза
графического образа с помощью матрицы точек большей
размерности. Кроме того, они имеют малую массу, высо-
кую механическую прочность, большой срок службы, ма-
лое потребление электроэнергии. На современном этапе
развития электронной техники плоские экраны уступают
электронно-лучевым трубкам лишь в скорости обновле-
ния отображаемой информации и в количестве отображае-
мых цветовых оттенков.
Принципы получения изображения с помощью плаз-
менных панелей и жидких кристаллов различны. В плаз-
менной панели элемент изображения получается в резуль-
тате газового разряда, который сопровождается излуче-
нием света. Поэтому плазменный экран является активным
источником света. Жидкие кристаллы от плазменных пане-
лей отличаются тем, что не излучают света, а являются
высокочастотными модуляторами, работая в режиме про-
пускания (отражения) света. При этом жидкокристал-
лический элемент изменяет коэффициент оптической
плотности под действием электрического поля [32].
Рассмотрим на примере плазменной панели принцип
действия графического дисплея с плоским экраном (рис.
2.12). Точечный элемент изображения образуется в месте
пересечения двух проводников, находящихся в разных
плоскостях. Пространство между проводниками заполня-
ется инертным газом, который начинает светиться как
только к проводникам прикладывается напряжение пере-
менного тока, превышающее пороговое значение. Частота
напряжения выбирается в соответствии с длительностью
процессов зажигания и гашения инертного газа, которые
составляют около 20 мкс. Амплитуда напряжения равна
некоторому среднему значению, большему порога гаше-
ния и меньшему порога зажигания. Это напряжение на-
зывается поддерживающим (кривая 5). Чтобы зажечь
точку, к амплитуде поддерживающего напряжения до-
бавляется положительный импульс 1, а чтобы погасить —
отрицательный импульс 2 (рис. 2.12, а). Таким образом
обеспечивается управление яркостью точки.
В плазменной панели имеются две группы проводни-
ков, расположенных горизонтально (число т) и верти-
кально (число и). Места пересечения проводников соот-
ветствуют ячейкам матрицы изображающих элементов.
Таким образом, в рабочем поле плазменной панели нахо-
дится п • т изображающих элементов.
В соответствии с изложенным выше плазменная па-
104
ном в виде плазменной панели
нель состоит из двух стеклянных пластин, на которые
нанесены тонкие проводники (до 2—4 на 1 мм). Между
пластинами образуется замкнутое пространство, запол-
ненное инертным газом (неоном). Чтобы локализовать
свечение инертного газа, между стеклянными пластинами
помещается третья пластина с круглыми отверстиями,
расположенными симметрично относительно точек пере-
сечения проводников. При разрешающей способности
512X512 точек плазменная панель имеет размеры рабо-
105
чего поля порядка 200X200 мм и толщину 6—8 мм
Известны успешные попытки создания плазменных пане-
лей с разрешающей способностью 1024 X 1024 точек и
тремя цветами изображения. Размеры рабочего поля па-
нели при этом увеличиваются до 400 X 400 мм.
Возможны два способа управления плазменной па-
нелью — это управление с поточечной и построчной вы-
боркой элементов изображения.
При управлении с поточечной выбор-
кой для изменения состояния элемента изображения
необходимо выбрать соответствующие горизонтальный и
вертикальный проводники и подать на них импульс зажи-
гания или гашения. Функцию выборки проводника дол-
жен выполнять специальный узел дешифратора с боль-
шим числом выходов (512—1024), который управляет
коммутатором сигнала яркости (зажигание-гашение).
Схема управления в данном случае получается достаточ-
но простой. Однако скорость обновления отображаемой
информации будет невысокой, так как на каждую изоб-
ражающую точку будет затрачиваться минимум 20 мкс.
Это значит, что экран с разрешением 512X512 точек
будет полностью перестраиваться за 5 с, а с разреше-
нием 1024 X Ю24 точек — за 20 с.
При управлении с построчной выбор-
кой элементов изображения получается существенный
выигрыш в скорости вывода информации. В этом случае
за время 20 мкс записываются сразу все данные одной
строки, выбираемой дешифратором строк. Для экрана с
разрешением 1024 строк возможна работа в динамичес-
ком режиме с частотой 50 Гц, как в векторном графи-
ческом дисплее. Кроме того, возможно изменение яркости
свечения точки, т. е. получение полутонов, за счет изме-
нения скважности управляющих импульсов.
Однако построение системы с БЗУ на 1024 точек,
которая была бы дешевой, надежной и малогабаритной,
вызывает определенные технологические трудности, свя-
занные с созданием специализированных БИС. По всей
вероятности эти трудности в ближайшем будущем могут
быть преодолены и плоские экраны начнут широко приме-
няться в дисплейной технике.
Широкому использованию дисплеев на жидких крис-
таллах пока препятствуют их сравнительно невысокие
светотехнические параметры, такие, как яркость и кон-
трастность изображения, допустимый угол зрения. Тем не
менее первый положительный опыт по созданию таких
106
панелей уже появился. Существенными преимуществами
перед другими типами плоских экранов являются значи-
тельно более низкая стоимость и небольшая потребляе-
мая мощность, что дает возможность использовать дисп-
леи с экраном на жидких кристаллах в портативных
малогабаритных ПЭВМ.
По-видимому, интенсивное расширение рынка диспле-
ев с плоскими экранами начнется тогда, когда стоимость
их будет превышать стоимость дисплеев с ЭЛТ не более
чем в 1,5 раза.
2.4. Устройства речевого ввода-вывода
информации
Устройства речевого ввода-вывода можно
разделить на два подкласса — устройства речевого выво-
да ^устройства речевого ввода.
Устройства речевого ввода, в свою очередь, делятся
на устройства распознавания речи и устройства идентифи-
кации говорящего.
Устройства речевого вывода делятся на устройст-
ва кодирования естественной речи для последую-
щего воспроизведения (компилятивные синтезаторы) и
устройства создания искусственной ре-
чи (синтез по правилам).
Общение по речевому каналу дает пользователю пре-
имущества, которыми не обладали другие диалоговые
средства. Сводятся эти преимущества к следующему:
— общение может вестись в двух направлениях —
и при вводе, и при выводе информации в ЭВМ, в этом
смысле речевой канал может считаться универсальным
(для сравнения напомним, что зрительный канал исполь-
зуется только при выводе, а тактильный — только при
вводе информации в ЭВМ);
— общение по речевому каналу ведется на естествен-
ном языке, которому человека не надо учить, так как он
с детства на нем мыслит и общается с внешним миром
(в соответствии с тем, что речь бывает устная, письмен-
ная и внутренняя). Речь обеспечивает удобный интеллек-
туальный интерфейс пользователя с ЭВМ;
— речевой канал для конечного пользователя являет-
ся самым быстродействующим;
— речевой канал является самым экономичным с точ-
ки зрения энергетических затрат;
— передача информации по речевому каналу легко
107
совмещается с вводом данных по тактильному каналу
(работа с клавиатурой, планшетом, световым пером) и
выводом информации по зрительному каналу (дисплеи,
графопостроители);
— общение с ЭВМ по речевому каналу не ограничи-
вает свободу действий человека, поскольку он в этот мо-
мент может находиться в любом положении в простран-
стве, на любом расстоянии (при использовании линий
связи), при любой освещенности и температуре окружаю-
щей среды. Речевое общение может быть коллективным
в большой аудитории и индивидуальным в малом поме-
щении;
— речевой канал может быть использован для рас-
познавания личности говорящего (пароль);
— аппаратные средства речевого общения при совре-
менном уровне электронной техники могут быть малога-
баритными, механически прочными, надежными и деше-
выми.
По данным специалистов, изучавших взаимодействие
людей в условиях производства, оказалось, что 90 %
важной деловой информации передается по речевому ка-
налу и только 10 % остается на долю остальных каналов
(машинопись, рукопись). По их мнению, речевой канал
станет главным в системе связи человек — ЭВМ.
До последнего времени широкое внедрение речевых
средств сдерживалось рядом ограничений. Так, неприят-
ным для пользователя является требование раздельного
произнесения слов (это приводит к преждевременному
утомлению); надежность распознавания не бывает 100 %-
ной, поэтому работа сопровождается зрительной или ре-
чевой обратной связью для подтверждения правильности
распознавания (индикаторы — «Отказ» и «Согласие»;
команды — ИСПОЛНИТЬ, ОТМЕНИТЬ, СТЕРЕТЬ).
Необходимость настройки устройства на голос дикто-
ра и ввод словаря сопряжена с затратами времени. Огра-
ничение, накладываемое на объем словаря (чем больше
объем словаря, тем ниже надежность распознавания), не-
интонированная механическая речь синтезаторов утом-
ляет и раздражает пользователей. В настоящее время эти
ограничения успешно преодолеваются и речевые средства
находят все большее применение. Значительная роль им
отводится как базовым средствам интеллектуализации
ЭВМ IV и V поколений.
Основными областями практического использования
устройств речевого ввода-вывода являются:
108
— ввод информации в ЭВМ в устной форме (алфа-
витно-цифровые и графические дисплеи, стенографи-
ческие автоматы с выводом текста на печатающую маши-
ну);
— ввод в ЭВМ управляющих команд;
— вывод информации из ЭВМ в устной форме (спра-
вочные службы, речевая клавиатура);
— управление технологическими процессами (сорти-
ровка посылок, писем; контроль результатов эксперимен-
та — осмотр автомобиля, запись диагнозов; подсказка
при монтаже электронных блоков);
— управление космическими, военными и другими
объектами;
— применение в бытовой технике (управление телеви-
зором, игры, речевой ключ);
— речевое протезирование: искусственный слух и ис-
кусственная речь.
Устройства речевого ввода. Главным направлением
исследований в области речевого ввода является созда-
ние систем, не требующих настройки на диктора и позво-
ляющих распознавать слитную речь. Из этого глобального
направления выделяются три частных направления, по
которым в разных странах развернут широкий фронт ра-
бот:
— распознавание изолированных слов с предваритель-
ной настройкой на голос диктора и словарь;
— распознавание изолированных слов без предвари-
тельной настройки системы на голос конкретного дикто-
ра-оператора;
— распознавание и понимание (смысловая интерпре-
тация) слитной речи, произносимой одним или различными
дикторами без пауз между словами.
Большинство существующих и разрабатываемых
устройств речевого ввода обеспечивает распознавание
изолированно произносимых слов из ограниченного сло-
варя с настройкой на диктора и только некоторые устрой-
ства могут распознавать слитную речь или работать без
настройки на диктора, причем возможности таких уст-
ройств весьма ограничены. Кроме того, в устройствах,
работающих без настройки на диктора, достоверность
распознавания (или объем словаря) значительно ниже,
чем в устройствах с настройкой на диктора, так как вход-
ная речь сравнивается в них с усредненными «эталонны-
ми» произношениями многих людей. Фиксированность и
ограниченность словаря (100—200 слов) в подобных
109
устройствах не позволяют увеличить достоверность
распознавания [26, 27].
Анализ устройств речевого ввода с точки зрения их
применения показывает, что для подавляющего большин-
ства задач, решаемых с использованием этих устройств,
фиксировать словарь нецелесообразно, он должен выби-
раться исходя из содержания конкретной задачи. При
этом для многих массовых пользователей (например, в
современных диалоговых системах) словарь больших
размеров требуется редко и в большинстве случаев
может быть ограничен 200 словами.
В то же время расширение областей применения и появ-
ление задач, делающих возможным использование ус-
тройств речевого ввода, а также развитие теории
распознавания речи наряду с бурным развитием микро-
электроники указывают на то, что ближайшие перспекти-
вы речевого ввода связаны с созданием устройств, спо-
собных распознавать связную речь при большом объеме
словаря. В устройствах распознавания с ограниченными
словарями в качестве эталонов обычно используются це-
лые слова, в то время как при распознавании больших
словарей стараются использовать более мелкие едини-
цы (фонемы, аллофоны), что позволяет экономить па-
мять и уменьшает время реакции устройства. Для повы-
шения достоверности распознавания в устройствах с
большим словарем используются грамматические прави-
ла, сужающие возможность выбора каждого последующе-
го слова в зависимости от предыдущих. При этом чем
меньше слов может быть выбрано при каждом шаге (чем
меньше коэффициент ветвления алгоритма), тем боль-
шая достоверность распознавания обеспечивается уст-
ройством.
Таким образом, задача речевого ввода данных оказа-
лась довольно сложной, и в настоящее время она реша-
ется лишь при ряде ограничений, а именно: ограниченный
словарь, специально подобранные слова, определенный
диктор, возможность ошибок при распознавании, ограни-
ченный уровень акустических шумов, раздельное произ-
несение слов. По мере развития теории и практики дан-
ные ограничения постепенно преодолеваются. Так, в бли-
жайшем будущем должны появиться устройства для ра-
боты со слитной речью, большим словарем и произволь-
ным диктором.
Рассмотрим простейшую задачу: ограниченный сло-
варь, определенный диктор, раздельное произнесение,
по
распознавание в реальном времени (задержка распозна-
вания менее 0,5 с), надежность распознавания 95—98 %
при заданном уровне шумов до 70 дБ.
Простейшая стратегия решения задачи состоит в за-
благовременном формировании информационных описа-
ний речевых сегментов, которые играют роль эталонов.
Процедура распознавания при этом сводится к сравнению
информационного описания речевого сигнала на входе
устройства с эталонами и определению для каждого эта-
лона меры сходства M(k), где k — номер эталона. Если
все значения M(k) окажутся меньше допустимого, то это
будет означать, что реализация не является словом дан-
ного словаря. В противном случае определяется а? =
= arg max {M(k)}, k = 1,2, ..., Nc, где Nc — объем слова-
ря, т. е. номер или название слова, для которого мера сход-
ства оказалась наибольшей.
Обычно в качестве речевого сегмента выбирается сло-
во, так как для него сравнительно просто определяется
начало и конец, т. е. границы. В этом случае объем сло-
варя соответствует количеству распознаваемых слов.
Заслуживает внимания использование в качестве ре-
чевых сегментов фонем или слогов. В этом случае теоре-
тически возможна работа с неограниченным словарем.
Однако задача разделения слитной речи на фонемы или
слоги оказалась сложной и пока еще не имеет простой
технической реализации.
На рис. 2.13 показана организация процессов обра-
ботки речевого сигнала для рассмотренной стратегии по-
словного ввода.
На схеме (рис. 2.13) показана также цепь зритель-
ной (или слуховой) обратной связи, по которой диктору
сообщается дополнительная информация в виде «под-
сказки». Эта информация необходима в режиме как
обучения при формировании эталонов, так и распознава-
ния, когда возникают особые обстоятельства (отказ сис-
темы от распознавания, необходимость подтверждения
правильности распознавания и т. п.).
На изложенных принципах построены устройства ре-
чевого ввода ИКАР, РЕЧЬ-1, МАРС-1, выпускаемые оте-
чественной промышленностью.
Устройство речевого вывода. Как отмечалось выше, в
области синтеза речи основными направлениями являют-
ся так называемый синтез по правилам и синтез по об-
разцам, или компилятивный синтез. В первом слу-
чае речевой сигнал образуется только по хранящимся
ill
Рис. 2.13. Структурная схема системы речевого ввода:
Ап — оператор преобразования аналогового входного сингала X(t) в цифро-
вое описание Х*[/]; Аэ — оператор формирования информационного описания
эталонов словаря; Ак — оператор вычисления меры сходства реализации с
эталонами, Ап — оператор принятия решения; Ав — оператор выдачи инфор-
мации в ЭВМ; П — пользователь; i — номер временного среза реализации.
/ — номер временного среза эталона; k — номер слова
в памяти устройства правилам без обращения к какому-
либо виду речи, произносимой человеком. Во втором
случае имеется словарь речевых фрагментов, специ-
ально подготовленных из реального речевого материала,
наговоренного определенным диктором. Этими фрагмен-
тами могут быть целые фразы, слова, слоги, фонемы —
минимальные речевые единицы, которым при написании
соответствует одна и та же буква или символ [28].
Более перспективным направлением является син-
тез по правилам, позволяющий преобразовать произволь-
ный орфографический текст в соответствующий речевой
сигнал по схеме текст — фонема — речь. Однако при
практически неограниченном словаре такое преобразова-
ние пока не обеспечивает хорошего качества синтезиро-
ванной речи. Поэтому в настоящее время более распрост-
раненным остается еще компилятивный синтез, где при
ограниченном словаре (из-за большого объема требуемой
памяти и сложности программ составления речевых со-
общений) достигается хорошее качество речи.
Наиболее простая система синтеза речи получается
при компиляции слов. Именно такие системы первыми на-
чали использоваться в практике. Основу компилятивной
112
системы составляет ЗУ речевых единиц, которое может
достигать значительных размеров. Объем этого ЗУ зави-
сит как от количества слов в нем, так и от формы пред-
ставления и кодирования речи в запоминающей среде.
Применяются три способа кодирования речевого сиг-
нала — импульсно-кодовая (ИКМ), дифференциальная
импульсно-кодовая (ДИКМ), адаптивная дифференци-
альная импульсно-кодовая (АДИКМ). Самым простым,
но наименее экономичным является способ модуляции
сигнала ИКМ. При этом верхнюю частоту спектра рече-
вого сигнала достаточно взять равной 4—5 кГц, а по-
грешность дискретизации при аналого-цифровом преоб-
разовании равной 0,5—2 %. Тогда в соответствии с пра-
вилами кодирования сигналов с ограниченным спектром
частота квантования составит 2fc = 8 4- 10 кГц, а разряд-
ность представления величины — 6—8 двоичных разря-
дов. В этом случае при ИКМ-представлении слов в ЗУ
требуется (504-100)• 103 бит на 1 с речи; при ДИКМ-
представлении, когда запоминаются лишь изменения ре-
чевого сигнала, можно снизить эту цифру до 20* 103бит
на 1 с речи, а при АДИКМ-представлении — до 5-Ю3 бит
на 1 с. Имеются и другие способы сокращенного описа-
ния речевого сигнала.
Существенное снижение объема памяти для словаря
речевых единиц можно получить, если вместо слов при
синтезе за основу взять фонемы или слоги. Однако при
этом усложняется задача грамматического разбора текс-
та в случае его деления на речевые единицы и задача
учета взаимовлияния звуков в речевом потоке.
Более эффективное снижение объема, необходимого
для синтезатора ЗУ, получается при переходе к синтезу
по правилам. Устройства, основанные на этом принци-
пе, — это уже не компиляторы, а синтезаторы речи, в ко-
торых речевой сигнал получается искусственным путем и
отличается некоторой неестественностью (роботообразное
звучание).
Оба типа синтезаторов характеризуются следующими
параметрами: объем словаря, разборчивость речи, ка-
чество речи. Компиляционный синтез, как правило, целе-
сообразен при малых словарях. Он обеспечивает при
этом хорошее качество и разборчивость речи. Синтез по
правилам снимает всякие ограничения на объем словаря,
речевой ответ в этом случае синтезируется по тексту, и
система может читать любые сообщения и на любом язы-
ке, если в ее памяти хранятся описания простейших зву-
8—677
113
ковых и лингвинистических элементов этого языка. Одна-
ко до настоящего времени остро стоит вопрос получения
хорошего качества и разборчивости речи в таких систе-
мах.
Синтезатор речи по печатному тексту содержит сле-
дующие основные узлы ЗУ для хранения текста сообще-
ния: преобразователь текста в управляющие сигналы
синтезатора, синтезатор, акустический преобразователь.
Преобразователь текста выполняет две основные
функции:
1) перекодировка текста в фонетические (соответству-
ющие звукам речи) символы, так как фонемы чаще всего
произносятся не так, как обозначаются, а некоторые не
произносятся вовсе. Например, в слове «лестница» содер-
жится непроизносимое «т». Характер произнесения фоне-
мы зависит от ее места в слове, соседних с ней звуков
и др. При этом появляются варианты произнесения фо-
нем — так называемые аллофоны;
2) синтаксический анализ, при котором текст разбива-
ется на предложения, определяется их тип, расставляют-
ся фразовые ударения и необходимые паузы между сло-
вами и т. д. Это так называемые просодические парамет-
ры речевого сигнала. Результат преобразования текста
в виде последовательности управляющих параметров
(кодов) поступает в акустический блок синтеза-
тора.
Основой синтезатора является обычно так называе-
мая линейная модель речеобразования, разработанная
Фантом в начале 50-х годов. Линейная модель срдержит
генератор основного тона (ОТ), генератор шума, модель
голосового тракта, представленную линейным фильтром с
характеристикой Н (со) и переменными параметрами, мо-
дель излучения, описывающую характер звукового дав-
ления на выходе речевого тракта в районе губ. Генера-
тор основного тона имитирует работу голосовых связок
речевого аппарата человека. Частота ОТ для мужского
голоса составляет 80—190 Гц, для женского—160—
320 Гц. С его помощью формируются так называемые
вокализованные звуки (гласные и ряд других). Шумовой
источник — генератор случайного шума с равномерным
спектром — используется для формирования таких зву-
ков, как «с», «ш». Звуки типа «п», «т» формируются при
помощи импульсного источника, эффект которого
наблюдается при резком изменении параметров модели
голосового тракта. Обычно звуки речи образуются при
114
воздействии только одного источника, однако одновре-
менно могут действовать два и три.
Для построения модели речевого тракта широко ис-
пользуется формантное представление речевого сигнала,
при этом системы называются формантными синтезатора-
ми. Форманты — это максимумы распределения энергии
звукового сигнала в координатах амплитуда — часто-
та — время. Для хорошего качества синтеза достаточно
задать параметры нескольких старших формант, основно-
го тона, источника шумового сигнала. Эти параметры за-
даются для всей последовательности фонем, в которую
преобразуется входной текст. Система синтеза генерирует
сообщения на основе заложенных в нее характеристик
фонем, правил, синтаксиса, иногда семантики.
На рис. 2.14 представлена структурная схема ком-
пиляторного синтезатора, преобразующего печатный
текст в устную речь. Синтезатор состоит из двух подсис-
тем: подсистемы формирования речевых сегментов и под-
системы преобразования печатного текста в речевой сиг-
нал.
Первая подсистема служит для преобразо-
вания (в режиме обучения) речевых сегментов, произно-
симых натренированным диктором с хорошей дикцией,
в цифровое информационное описание одним из упоми-
навшихся способов кодирования (ИКМ, ДИКМ или
АДИКМ). Это описание запоминается в ЗУ с произволь-
ным доступом и малым временем чтения.
Вторая подсистема содержит буферное ЗУ
для хранения текста и специальный преобразователь, с
помощью которого письменная речь (печатный текст)
преобразуется в последовательность фонетических сег-
ментов; из них образуется устная речь на выходе устрой-
ства.
В режиме синтеза речи по печатному тексту в реаль-
ном времени фонетическая информация передается в
двух направлениях: в ЗУ речевых сегментов поступают
коды речевых сегментов, в акустический блок — просоди-
ческая информация, с помощью которой обеспечиваются
необходимые интонации, ударения, паузы и т. п. Акусти-
ческий блок является выходным, его задача — получение
слитной интонированной речи, по возможности близкой
к естественной. На вход блока помимо просодической ин-
формации поступают в реальном времени импульсы
Х[пГо] оцифрованного сигнала речевых сегментов.
Анализ современного состояния производства и рынка
8*
115
Рис. 2.14. Структурная схема речевого синтезатора по печатному тексту:
М — микрофон, Д — динамик; Дк — диктор
сбыта речевых устройств ввода-вывода показывает, что
номенклатура этих устройств постоянно расширяется, а
объемы продажи растут, несмотря на трудности в их вы-
пуске и сбыте. По данным фирмы IPO, объем продажи
устройств ввода речи составил в 1982 г. 10 млн. дол.,
в 1984 г. — 30 млн. дол. и, по прогнозным оценкам специа-
листов, составит в 1992 г. 2500 млн. дол. Продолжается
«война цен» между производителями речевых УВВ, в хо-
де которой такие ведущие фирмы, как Texas Instr, NEC,
Votan, Key Tronic, Voice Connection и другие или значи-
тельно снижают цены на свои изделия, или улучшают их
основные показатели при неизменной цене, или расширя-
ют возможности этих устройств за счет речевого вывода,
работы с телефонной линией связи и т. п. Сравнение
объемов продажи устройств речевого ввода-вывода пока-
зывает, что прогнозируемый рост объема этих продаж
оправдывается и уже начался период, когда выпуск уст-
ройств речевого ввода преобладает над выпуском уст-
ройств речевого вывода.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
2.1. Почему разработчики алфавитно-цифровых дисплеев стремятся
выполнить для подсистемы отображения требования
первого телевизионного стандарта? Почему количество
строк в странице принимается равным 25, а количество
символов в строке — 80?
2.2. Укажите основное назначение атрибутов в дисплейном файле АЦД.
2.3. Каким образом выполняются редакторские функции в АЦД и,
в частности, функции стирания, исключения и вставки
символа?
2.4. Какими параметрами векторного ГД определяются объем и качество
графики подсистемы отображения?
2.5. Укажите основные типы и форматы графических данных и внутренних
команд управления векторных ГД. Какие способы
имеются в распоряжении пользователя для редакти-
рования графического изображения на экране
векторного ГД?
2.6. С помощью каких команд реализуются функции указания графи-
ческого сегмента или места на экране с помощью
светового пера?
2.7. Каким образом пользователь рисует на экране цепочку векторов,
если в качестве вводного устройства используется
планшет для ввода координат точки?
2.8. Какие новые составные части по сравнению с векторным ГД
имеет растровый ГД? В чем состоят и как реализу-
ются функции растрового процессора?
2.9. Почему в растровом дисплее имеется многоуровневая подсистема
организации памяти? Каково назначение узла цвет-
ности?
117
2.10. На какие основные типы делятся устройства ввода-вывода речевой
информации?
2.11. Назовите основные принципы распознавания речи. Перечислите
их достоинства и недостатки.
2.12. Перечислите основные принципы синтеза речи.
2.13. В чем состоит принцип распознавания изолированных слов при
ограниченном объеме словаря? Какую пользу дает
процедура обучения устройства распознавания речи
на диктора?
2.14. В чем состоят принципиальные различия устройств речевого вы-
вода компиляционного типа и синтеза по правилам?
2.15. В каком случае система ввода-вывода речи обеспечит работу
с неограниченным словарем?
Глава Терминалы,
9 терминальные станции,
J системы, автоматизированные
рабочие места
3.1 Классификация терминальных средств
Достижения в области микроэлектроники,
телеобработки, обработки информации в режиме разде-
ления времени, локальных сетей привели к тому, что
на первое место по темпам роста объемов производства
средств вычислительной техники вышли терминалы, тер-
минальные станции, персональные ЭВМ (ПЭВМ). Ожи-
дается, что тенденция этого роста темпов сохранится и
в дальнейшем, а производство указанных средств будет
занимать одно из первых мест не только по темпам
роста, но и по абсолютным значениям объемов произ-
водства в общем объеме выпуска средств вычислительной
техники [33].
Кроме увеличения объемов производства указанных
средств продолжается их постоянное совершенствование.
Вместо 8-разрядных микропроцессоров в терминалах
и автоматизированных рабочих местах стали применять-
ся 16- и 32-разрядные микропроцессоры, объемы ОЗУ
выросли до сотен К байт, применяются ВЗУ емкостью
в десятки и сотни М байт.
В настоящее время проблема автоматизации рабочих
мест пользователей переживает бурный период своего
развития, поэтому еще не сложилось четкой, устоявшейся
терминологии и классификации терминального оборудо-
вания. Для взаимодействия с центральной ЭВМ исполь-
зуют терминалы, терминальные станции и ПЭВМ, при
этом на интеллектуальных терминалах и терминальных
станциях в автономном режиме можно решать те же за-
дачи, что и на ПЭВМ. Разница заключается в том, что
для терминального оборудования требование работы с
ЭВМ является обязательным, а требование работы
ПЭВМ с центральной ЭВМ — факультативным.
119
▲ Терминал — это оконечное устройство пользователя,
обеспечивающее возможность обмена данными по каналу
связи с удаленной ЭВМ.
▲ Терминальная станция — это групповое оконечное
средство пользователя системы обработки данных, в сос-
тав которого может входить некоторый набор техничес-
ких средств, объединенных общей системой электронного
и программного управления, взаимодействующее с уда-
ленной ЭВМ по каналу связи.
А Автоматизированное рабочее место — это проблемно-
ориентированный комплекс аппаратно-программных
средств, являющийся оконечным средством пользователя
в составе САПР.
Абонентский пункт в зависимости от состава техни-
ческих средств имеет то же определение, что и терминал
или терминальная станция.
Классификация терминального оборудования приве-
дена на рис. 3.1.
Терминалы по выполняемым функциям делятся на
простые и интеллектуальные. Терминалы, терминальные
Рис. 3.1. Классификация терминально-
го оборудования
120
станции, автоматизированные рабочие места в зависи-
мости от обрабатываемой на них информации делятся
на алфавитно-цифровые и графические.
3.2 Терминалы
и терминальные станции
для обработки
алфавитно-цифровой информации
Первые абонентские пункты выполнялись
на базе телетайпов и предназначались в основном для
сбора информации. Абонентские пункты ЕС8561 и ЕС8562
были построены на основе алфавитно-цифрового дисплея,
с помощью которого осуществлялся оперативный об-
мен с удаленной ЭВМ по выделенным телефонным и
телеграфным линиям связи. Эти абонентские пункты,
как и алфавитно-цифровые терминалы систем ЕС7906,
ЕС7920, были простыми, обеспечивали оперативное
отображение информации,, однако для редактирования
информации требовали привлечения ресурсов удаленной
ЭВМ. Первой отечественной серийной терминальной сис-
темой с интеллектуальными терминалами стала система
ЕС7970.
Отличительными особенностями системы ЕС7970 яв-
лялось наличие многофункциональных терминалов
ТС7063.01 с широкими автономными возможностями по
выполнению стандартных процедур редактирования дан-
ных, для реализации которых программное обеспечение
«зашито» в ПЗУ или загружается пользователем, и
возможность обмена информацией между ЭВМ и тер-
миналами и между терминалами системы без участия
ЭВМ.
На базе терминала ТС7063.01 была построена терми-
нальная станция ТС7063.02. Станция имеет ОЗУ объемом
64 К байт, ПЗУ объемом 2 X 8 К байт, индикатор на ЭЛТ
емкостью 2000 символов (25 строк по 80 символов),
печатающее устройство ТС7180, накопитель на ГМД и
возможность подключения другой аппаратуры, имеющей
выход на микропроцессорную магистраль.
В качестве базового программного обеспечения ис-
пользовались операционная система типа СР/М, управ-
ляющие программы, транслятор с языков высокого уров-
ня, а также программы, обеспечивающие взаимодействие
с ЭВМ.
121
Рис. 3.2. Общий вид абонентского пункта ЕС8536М
На базе 8-разрядного персонального компьютера
ПК8020 выпускается одиночный абонентский пункт
ЕС8536М, включающий в себя системный блок, сетевой
контроллер, видеоконтрольное устройство, клавиатуру и
печатающее устройство (рис. 3.2).
Абонентский пункт ЕС8536.М предназначен для ра-
боты в системах и сетях телеобработки данных ЕС ЭВМ
в качестве интеллектуальной терминальной станции,
обеспечивающей дистанционный доступ к ресурсам
универсальных ЕС ЭВМ. Он имеет широкие автономные
возможности, позволяет вести интерактивное взаимодей-
ствие и обмен файлами с ЭВМ по выделенным или
коммутируемым телефонным каналам связи (через мо-
дем) и может использоваться в территориально распре-
деленных системах автоматизированного управления и
обработки данных.
Базовая конфигурация пункта ЕС8536.М выполнена
в виде пяти конструктивно законченных блоков, свобод-
но располагаемых на рабочем месте пользователя. В этом
абонентском пункте совмещаются высокая производи-
тельность, функциональная насыщенность и компакт-
ность при невысокой стоимости. Кроме того, в нем пре-
дусмотрена возможность подключения цветного видео-
контрольного устройства и накопителя на кассетной
магнитной ленте, а также внешних интерфейсов:
— локальной сети для передачи по двухпроводной
линии со скоростью 19,5 К бод;
— типа ИРПС (токовая петля 20 мА) с оптронной
развязкой и скоростью передачи 9,6 К бод;
— С2 (МККТТ V.24) со скоростью передачи 9,6 К бод.
122
Абонентский пункт ЕС8536.М располагает широким
набором программных средств, включающим в себя
программное обеспечение персонального компьютера
ПК8020 и сетевой телеобработки данных (ПОСТ).
В состав базового программного обеспечения ПК8020
входят: интерпретатор языка БЕЙСИК (стандартная
версия), тестово-диагностические программы, операцион-
ная система МикроДОС версии 2.6, демонстрационные
и игровые программы, система программирования ФОРТ;
система автоматизации программирования (языки Си,
ПАСКАЛЬ).
Операционная система МикроДОС позволяет исполь-
зовать пакеты прикладных программ, разработанных
для среды ОС СР/М версии 2.2.
В состав ПОСТ входят программы эмуляции: дисп-
лейной станции системной телеобработки данных (прото-
кол канального уровня BSC), дисплейной станции се-
тевой телеобработки данных (протокол канального
уровня SDLC), пакетного терминала системы ввода за-
даний JES (протокол канального уровня SDLC).
Программы эмуляции дисплейной станции предостав-
ляют пользователю абонентского пункта ЕС8536.М
возможность доступа к стандартным пакетам приклад-
ных программ ЕС ЭВМ и специально разработанным
системам, рассчитанным на диалоговое взаимодействие
с дисплейной станцией типа IBM 3270 или EC7920.il.
Как указывалось, вместо 8-разрядных микропроцес-
соров в терминалах и терминальных станциях стали
применяться 16-разрядные микропроцессоры. Новые тер-
миналы и станции обеспечивают возможность обработки
алфавитно-цифровой и графической информации (дело-
вой графики) и отличаются простотой обучения работе
пользователя. Терминалы имеют ОЗУ емкостью 512 К
байт—1,0 М байт, НГМД емкостью 0,5—1,0 М байт,
накопитель на жестких дисках типа «винчестер» ем-
костью 10—20 М байт, цветной индикатор с разрешаю-
щей способностью 640 X 240 точек и количеством
цветов — 16, печатающее устройство матричного типа
с возможностью вывода различных шрифтов и графики.
Примером такой терминальной станции является стан-
ция ЕС7978, входящая в состав терминальной системы
ЕС7970.01.
Терминальная станция ЕС7978 выполняет следующие
функции:
— обработку информации (поиск информации в режи-
123
Рис. 3.3. Общий вид терминальной станции ЕС7978
мах on-line и off-line, составление докладов и сообщений,
формирование графических изображений и таблиц, об-
работку данных в режиме разделения времени, управление
транзакциями);
— обработку текстов;
— составление файлов;
— пересылку текстов и графических изображений
(электронная почта);
— реализацию функций персонального компьютера
типа IBM РСХТ.
Вид терминальной станции ЕС7978 представлен на
рис. 3.3.
3.3 Графические терминальные системы
и станции
В зависимости от производительности,
типа решаемых задач и состава технических средств
графические терминальные средства можно разделить
на дисплейные системы, комплексы и рабочие станции.
Графические системы и комплексы
включают в себя от 4 до 32 рабочих станций и устрой-
ство сопряжения, с помощью которого эти станции под-
ключаются к удаленной ЭВМ. ЭВМ должна иметь высо-
кую или среднюю производительность, обеспечивать
одновременное решение нескольких сложных задач авто-
матизированного проектирования или управления.
Графические рабочие станции делятся
на автономные станции, полностью обеспечивающие вы-
124
полнение конкретных задач пользователя в автономном
режиме (начиная от ввода исходной информации до
получения результата), и терминальные станции, рабо-
тающие в составе терминальных систем.
Отечественной промышленностью длительное время
выпускались графические дисплейные комплексы ЕС7905,
ЕС7905.02, в которые входили графические станции
векторного типа, имеющие ограниченный объем выводи-
мой на ЭЛТ информации (до 2720 коротких векторов),
и графический комплекс ЕС7980, в котором объем выво-
димой информации увеличен до 4000 коротких векторов.
Наиболее радикально проблема отображения слож-
ных (насыщенных) графических объектов на экране ра-
бочей станции решается с использованием в составе
САПР графических рабочих станций растрового типа,
в которых заложена возможность вывода цветных и
полутоновых объектов, что позволяет обеспечивать гра-
фическое представление этих объектов пользователю в
трехмерном изображении.
Дисплейные комплексы ЕС7905 и ЕС7980 заменяются
растровой графической дисплейной системой ЕС7955,
разработанной для ЕС ЭВМ и МВК «Эльбрус». Система
включает в себя устройство сопряжения ЕС7588 и 8 ра-
бочих станций ЕС7580 на цветной ЭЛТ с разрешающей
способностью 1024ХЮ24 точек. Число отображаемых
цветов — 256. Общий вид графической терминальной
станции ЕС7580 показан на рис. 3.4.
В состав станции входят различные устройства ввода,
алфавитно-цифровая и функциональная клавиатуры,
планшет. Предусмотрена также возможность подключе-
ния графопостроителя и печатающего устройства. Для
обеспечения эффективной работы совместно с ЭВМ в
системе ЕС7955 предусмотрены аппаратно-программные
решения, позволяющие выполнять обмен информацией
с ЭВМ со скоростью 1 М байт/с, обмен информацией
между устройством сопряжения и рабочей станцией,
удаляемой на расстояние до 1,2 км со скоростью
2М бит/с, преобразование графической информации из
векторной формы в растровую за 100 нс (на точку).
Система ЕС7955 должна явиться основным графичес-
ким средством для САПР на базе ЕС ЭВМ и МВК
«Эльбрус» в тринадцатой пятилетке.
В дальнейшем основными направлениями работ в об-
ласти графических дисплейных станций и систем ЕС ЭВМ
должны быть:
125
— создание перспек-
тивных терминальных гра-
фических станций и систем
ЕС ЭВМ;
— создание перспек-
тивных автономных рабо-
чих станций с возмож-
ностью подключения в
локальную сеть и (или) к
системе верхнего уровня
(ЕС ЭВМ).
Расширение функцио-
нальных возможностей и
повышение технических
характеристик графичес-
кой станции ЕС7580 будет
проводиться путем дора-
ботки старых и разработ-
Рис. 3.4. Общий вид графической
рабочей станции ЕС7580
ки новых аппаратных и
программных средств. Доработка аппаратных средств
предполагает повышение производительности и функций
станции за счет включения в состав дисплейного про-
цессора блока аппаратной реализации матричных преоб-
разований и отсечения; растрового блока аппаратных
средств удаления невидимых линий; блоков выполнения
операций над массивами пиксел, а также за счет разра-
ботки мониторов с разрешением до 2048 X 2048 точек.
Разработка новых аппаратных и программных средств
станции позволит дополнительно реализовать возмож-
ности взаимодействия с основной ЭВМ на уровне стан-
дартизованных функциональных интерфейсов для графи-
ческих систем типа GKS, CGI, а также использования
сменных наборов стандартных символов и расширения
состава выполняемых графических приказов.
Основной путь создания перспективных автономных
рабочих станций ЕС ЭВМ — подключение рабочей стан-
ции ЕС7580 или ее модификаций к универсальной микро-
ЭВМ, имеющей разрядность 32 бит; минимальное быстро-
действие 1 млн. оп/с; арифметический сопроцессор; объем
ОЗУ до 4 М байт; объем ВЗУ типа «винчестер» до
150 М байт.
Программное обеспечение автономной рабочей стан-
ции должно включать в себя операционную систему типа
Unix, средства обеспечения работы в локальной сети и
базовую графическую систему, обеспечивающую аппа-
126
ратную независимость прикладных программ от графи-
ческих устройств (при этом на входе базовой графической
системы должен быть функциональный интерфейс GKS
ISO 7942), и реализацию полиоконного интерфейса.
Проблемная ориентация рабочей станции достигается
за счет использования прикладного программного обес-
печения, а также в случае необходимости за счет подклю-
чения к графической станции ЕС7580 устройства автома-
тического ввода графической информации.
Предложенный подход к построению перспективных
рабочих станций обеспечивает:
— программную совместимость снизу вверх для
имеющихся и новых станций;
— отсутствие дополнительных затрат на разработку
новых аппаратных средств графического процессора;
— возможность использования прикладных программ,
разработанных для устройств прототипной линии.
Расширение функциональных возможностей автоном-
ных графических систем должно достигаться и за счет
включения в состав этих систем устройств речевого
ввода; устройств автоматического ввода графической
информации; эффективных аппаратных средств модели-
рования, верификации, генерации межсоединений; ряда
спецконтроллеров, таких, как арифметические сопроцес-
соры, контроллеры управления памятью, контроллеры
передачи данных, графические контроллеры-акселера-
торы, контроллеры изображения, эффективные умножи-
тели, акселераторы баз данных и др.
Основным условием широкого использования аппа-
ратных средств в автономных графических системах яв-
ляется достижение высоких показателей надежности и
достоверности передаваемой информации при одновре-
менном уменьшении их габаритных размеров.
3.4 Автоматизированные рабочие места
и пункты выпуска документации
В разд. 3.3 рассматривались графические
системы, комплексы и рабочие станции, предназначен-
ные для работы с графической информацией в составе
ЕС ЭВМ. Графические комплексы на базе СМ ЭВМ
реализованы в виде автоматизированных рабочих мест
(АРМ), которые выпускаются в модификациях АРМ-Р —
рабочее место разработчика радиоэлектронной аппара-
туры, АРМ-М — рабочее место машиностроителя,
127
АРМ-2-01 — групповое рабочее место по разработке пе-
чатных плат. Ведется разработка рабочих мест на базе
профессиональных ПЭВМ.
Средства кодирования графической информации вхо-
дят в состав АРМ. Для документирования используются
графопостроители, входящие в состав АРМ и ЕС ЭВМ
(ЕС7051, ЕС7052, АП7251, АП7252), и пункты выпуска
документации ПВД2-01, ПВД2-02 — ЕС7055.01 (02).
Комплексы АРМ-Р и АРМ-М включают в себя полный
набор устройств ввода-вывода алфавитно-цифровой и
графической информации и по функциональным возмож-
ностям соответствуют рабочим местам малой производи-
тельности. Комплекс АРМ-2-01 можно отнести к прог-
раммно-техническим комплексам средней производитель-
ности.
В соответствии со стоимостью и классом решаемых
задач автоматизированные рабочие места, используемые
в САПР, можно разделить на четыре группы:
1. АРМ малой производительности (сто-
имость до 10 тыс. дол., ЭВМ с разрядностью 8 и 16 бит,
память 64—128 К байт, внешняя память до 10 М байт);
2. АРМ средней производительности
(стоимость от 10 тыс. до 100 тыс. дол., ЭВМ с разряд-
ностью 16 и 32 бит, память 128—512 К байт, внешняя
память до 50 М байт);
3. АРМ высокой производительности
(стоимость от 100 тыс. до 1 млн. дол., ЭВМ с разряд-
ностью 32 бит, память 512 К байт — 4 М байт, внешняя
память 500 М байт — 2 Г байт);
4. АРМ сверхвысокой производитель-
ности (стоимость свыше 1 млн. дол., ЭВМ с разряд-
ностью 64 бит, память более 4 М байт, внешняя память
выше 2 Г байт).
Производительность систем зависит от сложности
объекта проектирования: АРМ малой производительнос-
ти позволяют конструировать отдельные детали и элемен-
ты конструкций, они ориентированы на двумерное пред-
ставление объектов, т. е. на чертеж; АРМ средней
производительности предназначены для проектирования
изделий сложности до 103 составных единиц; АРМ вы-
сокой производительности обеспечивают проектирование
объектов сложности от 103 до 104 составных единиц
(деталей); АРМ сверхвысокой производительности ис-
пользуются для более сложных объектов в авиастроении,
космонавтике, автостроении.
128
Общим свойством рабочих мест малой, средней и
высокой производительности является возможность реа-
лизации процедур ввода, вывода и обработки графичес-
кой и геометрической информации проектируемого
объекта на процессоре локальной ЭВМ рабочего места.
Проблемно-ориентированные микропроцессорные ра-
бочие места и пункты выпуска конструкторской докумен-
тации (КД) строятся практически по единой структурной
схеме (рис. 3.5).
Устройство управления, представляющее собой мик-
ропроцессорный блок, выполняет функции обработки
информации, управления подключенными устройствами
ввода-вывода информации, а также обеспечивает воз-
можность подключения к универсальной ЭВМ.
Рассмотрим подробнее назначение и характеристики
рабочего места схемотехника. Оно предназначено для
выполнения в автономном режиме работ по формирова-
нию и коррекции на экране графического изображения
электрических схем, формированию массивов данных для
вычерчивания электрических схем на пунктах выпуска
конструкторской документации. Наиболее существенным
для рабочего места схемотехника является режим подго-
Р и с. 3.5. Структурная схема проблемно-ориентированного рабочего
места
9—677 129
товки формализованного задания для системы автома-
тического проектирования печатных плат, функционирую-
щей на универсальных ЭВМ серии ЕС ЭВМ.
В состав рабочего места схемотехника (РМС) входят:
— блок управления;
— алфавитно-цифровой дисплей (АЦД);
— устройство ввода графической информации
(УВГИ) планшетного типа;
— блок индикатора на запоминающей ЭЛТ (ЗЭЛТ);
— накопитель на гибком магнитном диске (НГМД);
— блок магнитной ленты (БМЛ).
Формирование электрической схемы осуществляется
на экране блока индикации с использованием метода
«окна». Точки привязки условных изображений электри-
ческой схемы указываются посредством маркера (пере-
крестья), выводимого на экран в режиме без запоминания
с помощью планшетного УВГИ. Типы микросхем зада-
ются с помощью АЦД. Стандартные изображения хра-
нятся в библиотеке элементов; формирование электри-
ческой схемы логически выполняется на стандартном
бланке формата А2.
После расстановки библиотечных элементов прово-
дятся электрические соединения, проставляются иденти-
фикаторы выводов микросхем и сигналов. Схема коррек-
тируется изменением соответствующих элементов. По
завершении формирования электрической схемы на дис-
кете может быть получен массив данных для вычерчи-
вания листов схемы на пункте выпуска документации.
Основные технические характеристики РМС
Тип микропроцессора
Емкость
ОЗУ
ВЗУ на гибком магнитном диске
Размер рабочего поля
блока индикатора на ЗЭЛТ
УВГИ
Число адресуемых точек блока индикатора на ЗЭЛТ
Число отображаемых символов на АЦД
Разрешающая способность УВГИ
КР580ИК80
128 К байт
512 К байт
160 X 200 мм
420 X 594 мм
1024 X Ю24
1920
0,025 мм
Пункты выпуска конструкторской документации пред-
назначены для автоматического вычерчивания конструк-
торской документации по данным, поступающим от стан-
дартной магнитной ленты или гибкого магнитного диска,
подготовленных на АРМ или в составе одной из моделей
ЕС ЭВМ.
130
Пункт выпуска документации (ПВД) имеет в своем
составе планшетный или барабанный графопостроитель,
который и определяет характеристики, относящиеся к
получаемым документам. Наличие микропроцессорного
блока управления обеспечивает выполнение следующих
основных функций:
— поиск файла на магнитной ленте по его номеру
или имени, поиск блока данных по его номеру;
— формирование перечня файлов, записанных на
магнитной ленте, с выводом на экран дисплея;
— считывание и вычерчивание группы файлов или
группы блоков данных;
— выбор скорости черчения для работы различными
пишущими устройствами;
— останов черчения с возможностью его дальней-
шего продолжения в автоматическом режиме или с оста-
новом после каждой линии.
Технические характеристики ПВД
Размер рабочего поля Скорость вычерчивания (по выбору оператора) Наименьший шаг Динамическая погрешность Число пишущих элементов Тип интерполяции 594 X 841 мм 70; 140; 200 мм/с 0,05 мм не более ± 0,2 мм 3 линейная,круговая
Тип вычерчиваемой линии пунктирная, сплошная штрихпунктирная
Рассмотренные рабочие места и пункты выпуска доку-
ментации имеют дисковую операционную систему типа
СР/М, обеспечивающую ведение файлов на гибком дис-
ке, драйверы для управления периферийными устройства-
ми, а также группу системных вызовов. Эти вызовы
упрощают разработку прикладных программ за счет
исключения необходимости учета прикладным програм-
мистом особенностей аппаратной реализации различных
функций [25].
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
3.1. Дайте определение терминала, терминальной станции и автомати-
зированного рабочего места.
3.2. Назовите отличительные черты терминала для обработки алфавит-
но-цифровой информации.
3.3. Охарактеризуйте направления развития графических терминальных
систем и станций.
3.4. Дайте классификацию автоматизированных рабочих мест
3.5. Назовите общее свойство АРМ малой, средней и высокой произ-
водительности.
9*
Заключение
Массовое внедрение компьютеров в раз-
личные области и для различных групп пользователей,
осознание того, что эффективность применения ЭВМ оп-
ределяется не столько быстродействием процессора, сколь-
ко составом и характеристиками периферийного обору-
дования, привели в последние годы к резкому увеличению
объемов производства средств ввода-вывода информа-
ции и их номенклатуры. В 1988 г. объемы продажи
периферийного оборудования на мировом рынке превы-
сили в 2,3 раза объемы продажи остальных средств
обработки данных. Перфокарточное и перфоленточное
оборудование полностью вытеснено средствами подготов-
ки и ввода-вывода данных на магнитных носителях;
стремительно развиваются безударные печатающие уст-
ройства — лазерные, электрографические, струйные; век-
торные графические дисплеи и диспеи на запоминающих
ЭЛТ заменяются растровыми цветными дисплеями;
ПЭВМ оснащаются средствами ввода-вывода графичес-
кой информации, синтезаторами звука, устройствами
ввода-вывода речи. Все это позволяет прогнозировать
в ближайшие годы стремительное развитие разработок и
производства периферийного и терминального оборудо-
вания.
Авторы надеются, что настоящая книга позволила
читателю получить представление о состоянии и путях
развития основных групп периферийного оборудования,
проникнуться важностью этого направления техники и
убедиться в том, что достичь современного уровня можно
только за счет новейшей технологии и новых физических
принципов построения устройств и программного обес-
печения.
Приложение
Основные параметры
характерных моделей
периферийного и терминального
оборудования
1 СРЕДСТВА ПОДГОТОВКИ
И ВВОДА-ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ
1.1 МАТРИЧНОЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ
ПЕЧАТАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ЕС7245
Предназначается для вывода на бумагу алфавитно-
цифровой и графической информации. Используется в составе персо-
нальных ЭВМ, АРМ, интеллектуальных терминалов и рабочих станций.
Основные характеристики
Принцип печати Скорость печати Число знаков в строке Набор печатаемых символов Размер матрицы знака Шаг подачи бумаги Количество печатаемых экземпля- - ров Емкость входного буфера Интерфейсы Ресурс печатающей головки Питание от однофазной сети пере- менного тока: напряжением частотой Потребляемая мощность Габаритные размеры: без механизма подачи листов - (МПЛ) с МПЛ Масса - ударный знакосинтезирующий - 100 зн/с - 80, 96 и 132 при шаге печати 2,54, 2,17 и 1,54 мм соответственно - 192 по ГОСТ 19768—84 и программно- загружаемый знакогенератор на 240 знаков - 9X9 точек - 4,23 мм (основной) или 3,17; 2,54; 0,118 мм (по программе) - 3 - 4 К байт - ИРПР-М (основной), «стык С2» - 108 знаков - 220 в±!? % - (50 ± 1) Гц - не более 0,1 кВ- А - 355Х455Х 120 мм - 410X455X400 мм - 9 кг без механизма подачи листов, 12 кг с механизмом
133
Краткое описание
В состав устройства входят: печатающий механизм, контроллер,
блок питания и панель оператора.
В устройстве используются следующие виды бумаги: рулонная с
краевой перфорацией, с краевой перфорацией и надсечками для скла-
дывания в пачки шириной до 250 мм, без краевой перфорации шири-
ной до 210 мм. Для печати на отдельных листах бумаги форматом
А4 предумотрен вариант устройства с МПЛ. В качестве красконоси-
теля применяется черная синтетическая лента шириной 13 мм, сва-
ренная в бесконечное кольцо и размещенная в кассете.
Наличие 78 команд управления обеспечивает широкие функцио-
нальные возможности устройства. Устройство позволяет выполнять:
— алфавитно-цифровую печать нормальным, уплотненным и рас-
ширенным шрифтами, с фазовым смещением, с двойным ударом, кур-
сивом, с использованием надстрочных и подстрочных индексов;
— алфавитно-цифровую печать, по качеству близкую к типограф-
ской (NLQ);
— печать графической информации.
Различные виды печати могут сочетаться в одной строке.
Для автономной проверки работоспособности в устройстве пре-
дусмотрен режим ТЕСТ, в котором печатаются со сдвигом все знаки
основного знакового генератора.
1.2 УСТРОЙСТВО ПЕЧАТАЮЩЕЕ
ЭЛЕКТРОГРАФИЧЕСКОЕ ЕС7231.М
Предназначается для вывода алфавитно-цифровой
информации из ЕС ЭВМ на печать с высокой скоростью.
Основные характеристики
Принцип печати — безударный электрографический постраничный
Скорость печати и параметры формата отпечатанного материала при-
ведены в таблице:
Но мер шриф- та Параметры печати Скорость печати, строк/мин
Шаг между строками, мм Шаг между позициями, мм Длина строки, зн. Число строк в странице
0 4,23 2,82 128 64 2250
1 2,12 1,41 256 128 4500
2 3,17 2,12 170 84 3000
3 6,35 4,23 85 42 1500
Число различных наборов симво-----4
лов
Количество символов в наборе — 159
Разрешающая способность — 7 точек/мм
Объем буферной памяти:
страницы — 2X32 К байт (две страницы)
формата — 128 байт
Управление вертикальной табуля----программируемое
цией
134
Количество печатаемых копий
Качество копий
Носитель информации
Проявляющий тонер
Интерфейс
Питание от трехфазной сети пере-
менного тока:
напряжением
частотой
Потребляемая мощность
Габаритные размеры
Масса
— кратно 16
— не отличается от первого экземпляра
— бумажная лента шириной 420 мм, сло-
женная в пачки с поперечными насеч-
ками
— ШСЧ-14 (черный)
— интерфейс ввода — вывода ЕС ЭВМ
- 380/200 В±|? %
- (50 ± 1) Гц
— 4,5 кВ- А
— 800Х600Х 1250 мм •
— 200 кг
Краткое описание
В состав устройства ЕС7231.М входят механизм регистрации,
электронный блок управления и источники вторичного электропитания.
В устройстве реализован принцип безударной постраничной печати
с использованием стандартной бумажной ленты.
В качестве промежуточного носителя информации в механизме
регистрации используется цилиндр со светочувствительным фотопровод-
никовым покрытием, скрытое растровое изображение на котором соз-
дается блоком оптической записи с помощью микроэлектронных ин-
тегральных светодиодных формирователей строки. Для проявления
скрытого изображения используется сухой двухкомпонентный проя-
витель.
Информация из канала ЭВМ принимается построчно и накапли-
вается в буферной памяти страницы. Страничная буферизация данных
позволяет неограниченно тиражировать печатаемую страницу. Содер-
жимое буферной памяти формата, загружаемое из канала ЭВМ, ис-
пользуется для управления вертикальной табуляцией в пределах стра-
ницы.
С помощью канальных команд осуществляется выбор одного из
четырех шрифтов. Смена шрифта допускается в пределах как страницы,
так и строки. В устройстве предусмотрена программная диагностика
буферной памяти страницы и буферной памяти формата с помощью
канальных команд чтения. Возможна проверка функционирования
устройства в автономном режиме.
1.3 ПУНКТ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВВОДА
ИНФОРМАЦИИ ЕС7979
Предназначается для автоматического считывания
цветной графической информации с бумажного носителя, преобразо-
вания ее в векторную форму и записи на магнитную ленту или переда-
чи в ЕС ЭВМ.
Основные характеристики
Рабочее поле считывания — 594X841 мм
Дискретность считывания — 10 точек/мм
Разрешающая способность (при плот----0,3 мм
ности 0,8)
Количество уровней градаций по плот--2
ности
Количество различимых цветов — 3 (черный, синий и красный)
Время считывания и обработки дан-
ных одного цвета с документа
135
размером 841X594 мм — не более 30 мин
Питание от однофазной сети перемен-
ного тока: 1П
напряжением —220 В_!5 %
частотой — (50 ± 1) Гц
Потребляемая мощность — 1,75 кВ- А
Габаритные размеры — 2300Х 1050Х 1150 мм
Масса — 350 кг
Краткое описание
Пункт автоматического ввода информации ЕС7979 применяется в
составе систем автоматизированного проектирования, автоматизирован-
ных рабочих мест.
В состав пункта входит устройство автоматического считывания
графической информации ТС6030 и устройство преобразования инфор-
мации ЕС7989.
Конструктивно устройство представляет собой планшетный графо-
построитель с установленной на нем оптической сканирующей голов-
кой и рабочее место оператора с блоком управления, алфавитно-циф-
ровым дисплеем и блоком магнитной ленты.
Устройство ЕС7979 обеспечивает: считывание штриховой (толщи-
на штрихов от 0,3 до 2 мм) информации черного, красного или синего
цвета, нанесенной на носитель информации с оптической плотностью
до 0,6 для черного цвета и 0,8 ± 0,2 для остальных цветов; фильтра-
цию считанной информации (удаление помех и искажений); преобразо-
вание информации из растровой формы представления в векторную
или сжатие растровой информации; отделение изображения черного
цвета от трафаретной (красной или желтой) сетки; запись информа-
ции на магнитную ленту или передачу ее в ЕС ЭВМ с помощью
группового устройства управления ЕС7970; диагностический контроль
всех входящих в состав устройств, а также контроль информации, за-
писанной на магнитную ленту как в растровой, так и векторной форме.
Устройство работает следующим образом. Чертеж закрепляется
оператором на поле графопостроителя и сканируется оптической счи-
тывающей головкой. Область сканирования и другие исходные данные
задаются с клавиатуры алфавитно-цифрового дисплея. С помощью
адаптера связи, управляющего перемещением и работой считывающей
головки, полученные при сканировании данные в растровой форме бу-
ферируются и передаются в микропроцессорный блок управления, где
преобразовываются в векторную форму и записываются на магнитную
ленту или передаются в ЕС ЭВМ. Со стороны ЕС ЭВМ работа пункта
ЕС7979 поддержана пакетом программ «Графит», а со стороны СМ
ЭВМ — пакетом программ «Теремки».
1.4 ГРАФОПОСТРОИТЕЛЬ ЕС7056
(ЕС7056 01)
Предназначается для автоматического вычерчивания
машиностроительных чертежей, электрических схем и других графи-
ческих документов по данным, записанным на магнитную ленту или
поступающим непосредственно от ЭВМ. Может использоваться в систе-
мах автоматизированного проектирования и АРМ.
Основные характеристики
Размер рабочего поля — 1189X841 мм (формат АО)
Максимальная скорость вычерчивания
136
по осям координат
Максимальное ускорение при вычер-
чивании
Количество пишущих элементов
Статическая погрешность (повторяе-
мость)
Динамическая погрешность
Типы пишущих устройств
Форматы входных данных
Интерфейс
Режимы работы
Питание от однофазной сети перемен-
ного тока:
напряжением
частотой
— 700 мм/с
— 10 м/с2
— 4
±0,1 мм
— ±0,1 мм
— чернильные и шариковые стержни
— двоичный, символический
— «стык С2» (RS-232C)
— автономный от магнитной ленты и в
составе ЭВМ
_ 220 В±)? %
—(50 ± 1) Гц
Краткое описание
В состав графопостроителя ЕС7056 входят: построитель, блок
управления построителем, микропроцессорный блок управления, блок
магнитной ленты, дисплейный терминал. В вариант исполнения
ЕС7056.01 не входит блок магнитной ленты.
Графопостроитель обеспечивает вычерчивание графической инфор-
мации, заданной в двоичном формате, символическом формате и фор-
мате метафайла системы ГРИС ЕС ЭВМ.
По форматам представления графических данных графопострои-
тель совместим с серийно выпускаемыми графическими устройствами
АП7251, ЕС7051.М, ЕС7055.02, а также графопостроителями зарубеж-
ных фирм, использующих формат HP фирмы HP. Обеспечена работа
с магнитными лентами, подготовленными в среде операционных систем
ОС ЕС, ДОС АРМ, ОС РВ, РАФОС и vax vms.
Входные данные, поступающие в графопостроитель от ЭВМ по ин-
терфейсу или считываемые с магнитной ленты, в микропроцессорном
блоке управления преобразуются в команды и поток единичных при-
ращений. Блок управления построителем преобразует этот поток в ме-
ханические перемещения пишущего элемента. Цифровая следящая
система, выполненная на базе микропроцессора, реализует управление
перемещениями по закону, близкому к оптимальному. Датчики линей-
ных перемещений типа «индуктосин» обеспечивают точную отрица-
тельную обратную связь по положению.
2 СРЕДСТВА ОПЕРАТИВНОГО
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ЭВМ
2.1 УСТРОЙСТВО РЕЧЕВОГО ВВОДА
ИНФОРМАЦИИ УРВ РМ
Устройство речевого ввода (УРВ) информации пред-
назначается для применения в составе рабочего места (РМ) опера-
тора. Оно используется для работы с ПЭВМ, СМ ЭВМ, ЕС ЭВМ, су-
перЭВМ совместно с устройствами, имеющими индикатор для вывода
алфавитно-цифровой информации и накопитель на ГМД, который
обеспечивает хранение словарей, информации, получаемой пользовате-
лем при эксплуатации устройства (эталоны слов), и других данных.
Вводимая информация представляется отдельными словами или слово-
сочетаниями, принимаемыми за неделимые речевые единицы.
137
Основные характеристики
Объем словаря при средней длительности слова 0,6 с — 200 слов
Достоверность распознавания при уровне внешнего
акустического шума 70 дБ — 97 %
Время распознавания — 0,3 с
Число произнесений слова (команды) при обучении — 1 раз
Питание от однофазной сети переменного тока:
напряжением
частотой
Потребляемая мощность
Габаритные размеры
Масса
- 220 B±Jg %
- (50 ± 1) Гц
— 100 В- А
— 400Х400Х 170
— 8 кг
мм
Краткое описание
УРВ РМ обеспечивает распознавание речевых команд путем срав-
нения их с эталонами слов, которые формируются при обучении работе
с конкретным оператором и его словарем (словарями). Результат рас-
познавания выдается в виде номера команды в перечне команд за-
данного словаря. Список слов, составляющих рабочие словари, на-
бирается оператором с помощью клавиатуры ЭВМ и переносится на
дискету НГМД, с которой необходимый словарь выбирается перед на-
чалом работы УРВ РМ.
Сопряжение УРВ РМ с устройством верхнего уровня осуществля-
ется по последовательному интерфейсу <стык С2».
В корпусе УРВ РМ размещаются блок питания и две платы —
процессора обработки речи и спецпроцессора. Плата процессора об-
работки речи предназначается для спектрального анализа входного
речевого сигнала, формирования эталонов слов и выполнения других
операций, в том числе связанных с организацией диалога с операто-
ром, принятием окончательного решения при распознавании устной
команды, приемом-передачей данных и др. Плата спецпроцессора пред-
назначается для аппаратной реализации процедуры сопоставления об-
разов на основе алгоритма динамического программирования.
Для преобразования звукового сигнала в электрический в УРВ РМ
используется телефонно-микрофонная гарнитура типа ТМГ-8.
Программное обеспечение УРВ РМ состоит из внутреннего ПО
(программы обучения, распознавания, дообучения, оперативного тести-
рования); ПО функционирования и диагностирования устройства в
составе ПЭВМ ЕС 1840.
3 ТЕРМИНАЛЫ, ТЕРМИНАЛЬНЫЕ СТАНЦИИ,
СИСТЕМЫ
3.1 ТЕРМИНАЛЬНАЯ СТАНЦИЯ ЕС7978
Предназначается для работы в составе систем рас-
пределенной обработки информации, выполненных на базе алфавитно-
цифровых дисплейных комплексов и терминальных систем. Является
интеллектуальным терминалом с функциональными возможностями
персональной ЭВМ (ПЭВМ). Обеспечивает оперативное взаимодейст-
вие пользователя с ЭВМ в режиме диалога и решение в автономном
режиме широкого круга научно-технических и экономических задач.
Основные характеристики
Формат экрана:
в алфавитно-цифровом режиме — 25 строк по 80 символов в строке
в графическом режиме — 640X200 точек (монохромное изобра-
138
жение), 320X200 точек (цветное изоб-
ражение)
Число цветов (градаций яркости) — 16
Формат матрицы.
знака — 5X7 точек
знакоместа — 8X8 точек
Частота регенерации изображения
на экране ЭЛТ — 60 Гц
Емкость памяти, М байт:
регенерации экрана — 0,032
оперативной — 0,64 или 1
постоянной — 0,016 (0,032)
внешней (неформатированной)
на ГМД - 1
то же, ЖМД — 12 (27 или 46)
Интерфейсы:
для подключения периферий— ИРПР-М. RS-232C и МПМ
ных устройств
для связи с групповым устрой-
ством управления (ГУУ) —«Интерфейс-Л»
Подключаемые периферийные уст-
ройства — матричное печатающее устройство типа
ЕС7245, СМ6337 и др , графопострои-
тель с форматом до АО, дисплейный
планшет с форматом до А2, графичес-
кий манипулятор типа «мышь», блоки
расширения
Питание от однофазной сети пере-
менного тока:
напряжением — 220_|5 %
частотой —(50 ± 1) Гц
Потребляемая мощность, габаритные размеры и масса основных устройств
входящих в состав станции EC79Q8, приведены в таблице:
Наименование устройства Потреб- ляемая мощность, кВ - А Г абаритные размеры, мм Масса, кг
Системный блок 0,1* 450X425X150 15
Видеоконтрольное устройство 0,085 380X325X300 13
Клавиатура — 440X200X25 1,5
* С учетом клавиатуры
Краткое описание
Терминальная станция ЕС7978 выпускается в пяти вариантах,
отличающихся емкостью оперативной памяти, количеством накопителей
на ГМД, емкостью накопителей на ЖМД, количеством и типом исполь-
зуемых интерфейсов и набором периферийного оборудования.
В состав терминальной станции входят: системный блок, видео-
контрольное устройство (ВКУ) и клавиатура.
Системный блок, содержащий микропроцессор К1810ВМ86, опера-
тивную и постоянную память, один или два накопителя на ГМД диа-
метром 130 мм, накопитель на ЖМД типа «винчестер», блоки интер-
фейса и питания1, представляет собой ПЭВМ, совместимую с ПЭВМ
ЕС 1841, ЕС 1842, IBM PC и IBM PC/XT, и обеспечивает обработку
алфавитно-цифровой и графической информации непосредственно на
139
рабочем месте пользователя, а также благодаря наличию встроенного
адаптера — файловый обмен с ЕС ЭВМ данными и программами.
ВКУ обеспечивает выдачу на экран ЭЛТ монохромной или цветной
алфавитно-цифровой и графической информации.
Клавиатура содержит 102 клавиши и служит для ввода в рабочую
станцию данных и их редактирования, а также для управления рабо-
той станции как в автономном режиме, так и режиме обмена с ЭВМ.
Программное обеспечение (ПО) станции ЕС7978 состоит из базово-
го и прикладного ПО. В состав базового ПО входят: операционная
система ОС Микро-86, совместимая с MS-DOS, операционные системы
СР/М, ССР/М, программа эмуляции терминала и программа обмена
с ГУУ, тестовая программа и сервисные программы. Прикладное ПО
содержит интеллектуальный текстовый редактор, системы автоматиза-
ции проектирования типа МАГИСТР и PCAD, системы автоматиза-
ции программирования на языках МПРОЛОГ, БЕЙСИК, СИ,
ФОРТРАН, ФОРТ и систему обработки планово-экономической ин-
формации типа МАСТЕР.
ПО ЕС7978 позволяет терминальной станции одновременно выпол-
нять обработку информации в среде ОС типа MS-DOS и поддерживать
связь с ЕС ЭВМ в режиме терминала. Переключение режимов осу-
ществляется оператором с помощью клавиатуры.
3.2 СИСТЕМА ДИСПЛЕЙНАЯ ГРАФИЧЕСКАЯ ЕС7955
Предназначается для использования в системах ав
томатизированного проектирования и системах автоматизации научных
исследований на базе ЕС ЭВМ. Обеспечивает ввод—вывод графичес-
кой и алфавитно-цифровой информации из ЭВМ на экран графического
дисплея и интерактивное взаимодействие пользователя (конструктора,
схемотехника, технолога и др.) с центральной ЭВМ.
Основные характеристики
Число рабочих станций
Максимальное удаление:
устройства сопряжения от ЭВМ
рабочей станции от устройства
сопряжения
Скорость обмена информацией:
устройства сопряжения с ЭВМ
то же, с рабочей станцией
Емкость ОЗУ устройства сопряжения
Интерфейс:
системы
устройства сопряжения рабочей
станции
Размер рабочего поля экрана рабочей
станции
Число адресуемых позиций экрана
Скорость обновления информации
Емкость ОЗУ рабочей станции (для
хранения дисплейного файла)
Количество графических признаков
Число одновременно отображаемых
цветов
Число возможных отображаемых
цветов
Размер рабочего поля планшета
Уровень шума на рабочем месте
— 4—16
— 60 м
— 1200 м
— 1000 К байт/с
— 1—2 М бит/с
— 128 К байт
— интерфейс ввода — вывода ЕС ЭВМ
последовательный однопроводный
по протоколу
— 284X284 мм
— 1024Х Ю24
-8,4- 106 точек/с
— 128 К байт (с расширением до 1 М
байт)
-129
-256
— 4096
— 256X256 мм
— не более 50 дБ- А
140
Питание от однофазной сети перемен-
ного тока:
напряжением
частотой
Потребляемая мощность, не более
устройством сопряжения
рабочей станцией
Габаритные размеры:
устройства сопряжения
рабочей станции, мм в том чис-
ле
Масса, не более:
устройства сопряжения
рабочей станции
-220 B±)g %
(50 ±I) Гц
— 0,25 кВ- А
—0,8 кВ- А
— 320X570X600 мм
монитора — 510X560X540; устрой-
ства управления — 320X570X600,
алфавитно-цифровой клавиатуры —
442X218X37,6; функциональной
клавиатуры — 265X240X35,5; ди-
сплейного планшета — 480Х400Х
Х25, периферийного соедините-
ля — 250X230X40
— 40 кг
— 83 кг
Краткое описание
Система дисплейная графическая ЕС7955 представляет собой ком-
плекс графических рабочих станций растрового типа, построенных
на базе цветной ЭЛТ и обеспечивающих отображение графической
информации на экране ЭЛТ и ее редактирование в интерактивном
режиме.
Система подключается к селекторному, блок-мультиплексному или
байт-мультиплексному каналу ЕС ЭВМ и работает в монопольном
режиме.
В состав системы входят устройство сопряжения ЕС7588 и гра-
фические рабочие станции ЕС7580. Максимальное количество стан-
ций — 16.
Устройство ЕС7588 обеспечивает сопряжение с каналом ЕС ЭВМ
и подключение до 16 станций ЕС7580 (четыре направления по четыре
станции в каждом).
Станция ЕС7580 выполнена по блочному принципу и содержит
цветной растровый монитор ЕС7281, устройство управления и устрой-
ства ввода и редактирования информации, алфавитно-цифровую кла-
виатуру, функциональную клавиатуру и дисплейный планшет.
Программное обеспечение системы ЕС7955 включает в себя прог-
раммы графического метода доступа в составе ОС ЕС, тестовое обес-
печение в рамках системы СОТ ЕС и внутреннее программное обеспе-
чение рабочей станции.
Список литературы
1. Забара С. С., Савета Н. Н., Китнер А. Б. Внешние устройства
ЭВМ. — Киев: Техшка, 1985.
2. Иванов Е. Л., Степанов И. М., Хомяков К. С. Периферийные уст-
ройства ЭВМ и систем. — М.:Высшая школа, 1987.
3. Захаров И. П., Хомяков К. С. Конструирование периферийных
устройств. — М.: Радио и связь, 1984.
4. Диалоговые устройства отображения информации на электронно-
лучевых трубках/Под общ. ред. М. К. Сулима. — М.:
Статистика, 1977.
< 5. Печатающие устройства/Я. Н. Савета, Л. М. Хохлов, Б. С. Брикман
и др. — М.: Машиностроение, 1977.
6. Басов Е. П., Абрамов В. Н. Графические регистрирующие устройства
ЕС ЭВМ/Под общ. ред. М. Д. Сулима. — М.: Статис-
тика, 1977.
7. Иванов А. П., Абрамов С. Б. Регистрация и сбор первичной инфор-
мации в АСУП. — М.: Энергия, 1978.
8. O'Leary Т. Y., Williams Brian К. Computers and Information
Processing: with Business Applications, 1985, The
Benjiamin/Ceimmings Publishing Company, Juc.
9. Иванов А. А. Подготовка данных в ВЦ. — М.: Финансы и статисти-
ка, 1981.
10. Система централизованной подготовки алфавитно-цифровых дан-
ных на базе ЕС ЭВМ и дисплейных комплексов/
Г. С. Афанасьев, Б. В. Гринберг, К. М. Кац и др.;
Под общ. ред. А. М. Каца. — М.: Финансы и статис-
тика, 1985.
И. Коновальчук В. И. Концепция системы автоматизации подготовки
данных//Вопросы радиоэлектроники. Серия ЭВТ.
Вып. 2. 1985. С. 131 — 138.
12. Арутюнов М. Г. Регистрирующие устройства//В кн.: Справочник
по средствам автоматики/Под ред. В. Э. Низэ и
И. В. Антика. — М.: Энергоатомиздат, 1983. С. 438—
458.
13. Mini-Micro System, 1987. V. XX. № 4, Р. 83—86.
14. IBM System Journal. 1986. V. 25, № 3. P. 399—416.
15. Office Management. 1986. № 12. P. 1272—1279.
16. Арутюнов M. Г. Феррография. — M.: Энергоиздат, 1982.
17. Рейнберг M. Г. Электростатическая запись. — М.: Энергия, 1974.
18. Mini-Micro System, 1983. V. XVI. № 8. Р. 38.
19. Mini—Micro System. 1987. V. XX. № 12. P. 121.
20. Nielsen N. N. History of thinkjet printhead//Hewlett — Packord
journal. 1985. May. P. 4—10.
142
21. SI 480 Solid ink printer (head Dataprodact) проспект фирмы
Dataproducts.
22. Графические средства автоматизации проектирования РЭА/
Д. И. Томашевский, Г. Г. Масютин, А. А. Я вис,
В.В. Преснухин. —М.: Советское радио. 1980.
23. Забара С. С., Сахарин В. Г., Софнюк А. А. Планшетное
устройство считывания и преобразования графической
информации с расширенными функциональными воз-
можностями//Управляющие системы и машины.
1980. № 6. С. 125—128;
24. Каблуков Ю. А., Макаров А. Д., Сабаев Г. Н. Устройство авто-
матического считывания графической информации//
Вопросы радиоэлектроники. Серия ЭВТ. вып. 4. 1984.
С. 3—11.
25. Басов Е. П., Петров В. П., Соколов С. А. Пункты выпуска чертеж-
ной документации//Вопросы радиоэлектроники. Серия
ЭВТ. Вып. 2. 1983. С. 35—45.
26. Методы автоматического распознавания речи. В 2 кн.: Пер. с
англ./Под ред. У. Ли. — М.:Мир, 1983.
27. К вопросу эффективной организации вычислительных процессов
устройств речевого ввода/С. Б. Аврин, А. Б. Копей-
кин, Т. М. Малыгина, Г. М. Петров//Вопросы радио-
электроники. Серия ЭВТ. Вып. 4. 1984. С. 27—36.
28. Кейтер Дж. Компьютеры-синтезаторы речи: Пер. с англ./Под ред.
В. А. Усика. — М.: Мир, 1985.
29. Шерр С. Электронные дисплеи. — М.: Мир, 1982.
30. Ревенко В. И., Сегал В. М. Комплексы средств отображения ин-
формации. — М.: Радио и связь, 1985.
31. Яблонский Ф. М., Троицкий Ю. В. Средства отображения инфор-
мации. — М.: Высшая школа, 1985.
32. Лямичев И. Я. Устройства отображения с плоскими экранами. —
М.: Радио и связь, 1983.
33. Состояние и перспективы развития периферийного и терминального
оборудования ЭВМ. — Сулим М. К., Семенов Л. В.//
Вопросы радиоэлектроники. Серия ЭВТ. Вып. 1. 1987.
С. 189—198.
Оглавление
Введение ................................................ 3
Глава 1 _____________________________________
Средства подготовки 1.1. Средства подготовки и ввода-вы-
и ввода-вывода вода данных на машинных носи-
информации телях...................... 11
1.2. Печатающие устройства .... 16
1.3. Устройства ввода графической
информации................... 35
1.4. Устройства вывода графической
информации................... 45
Вопросы для самопроверки .... §2
Глава 2 _____________________________________
Средства оперативного 2.1. Алфавитно-цифровые дисплеи на
взаимодействия с ЭВМ ЭЛТ............................. 54
2.2. Графические дисплеи на ЭЛТ . . 67
2.3. Дисплеи плазменные и на жидких
кристаллах..................... 103
2.4. Устройства речевого ввода-выво-
да информации...................* 107
Вопросы для самопроверки . . . И7
Глава 3 ______________________________________
Терминалы, 3.1. Классификация терминальных
терминальные станции, средств................. 119
системы, 3.2. Терминалы и терминальные стан-
автоматизированные ции для обработки алфавитно-
рабочие места цифровой информации . . . 121
3.3. Графические терминальные.си-
стемы и станции 124
3.4. Автоматизированные рабочие
места и пункты выпуска докумен-
тации ........................ 127
Вопросы для самопроверки . . . . 131
Заключение................................................. 132
Приложение. Основные параметры характерных моделей
периферийного и терминального оборудования..................133
Список литературы.......................................... 142
Р-периферийное
| -терминальное
оборудование
5
Информационные
семантические
системы
Малые
ЭВМ
Полупровод-
7ниновые
запоминающие
устройства
2 Интеллекту-
ализация
ЭВМ
Программное
обеспечение
ЭВМ
Много-
4 процессорные
ЭВМ и методы
их проектирования
Системы
W телеобработки
и вычисли-
тельные сети
ериферииное
8м и терминальное
оборудование
Внешние
9 запоминающие
устройства
на магнитном
носителе
Специализи-
рованные
ЭВМ
JDm
Ъ ЭВМ
q общего
назначен! 1Я
Peripherals and terminals