Пользовательский поиск

Диалог: человек – машина

Общение человека и ЭВМ осуществляется через разнообразные внешние, или так называемые периферийные устройства. Они достаточно разнообразны, имеют свое функциональное назначение. От обеспеченности такими устройствами и их уровня зависит эффективность и работоспособность человека и машины. По назначению можно выделить несколько групп периферийного оборудования. Например, уже упомянутые накопители информации – различного рода устройства внешней памяти. Особую группу составляет оборудование для подготовки информации. Это телетайпы, машины для перфорации и записи информации на магнитные носители.

Продолжение ниже

Методы медицинской и лабораторной диагностики

Гипердиагностика – это диагностика «заболевания», которое никогда не вызовет симптомов или смерти на протяжении жизни пациента. Она является проблемой, потому ...

Читать дальше...

всё на эту тему


Устройства ввода – вывода – это каналы непосредственного общения человека с машиной. Через них в машину поступают данные и инструкции по их обработке. При переходе информации в машину необходима ее кодировка. Ведь внутри машины она циркулирует в виде электрических импульсов. Эту функцию и выполняют устройства ввода. При выводе полученных результатов специальные устройства декодируют (расшифровывают) эти импульсы. Они преобразуют информацию в удобный вид ее дальнейшей обработки. Устройства вывода позволяют ее получать на самых разнообразных носителях и формах. Это могут быть перфокарты и перфоленты, магнитная лента и экран дисплея, алфавитно-цифровой текст и графика на широкой форматной бумаге, электро-пишущая машинка и телетайп, вывод на узкую печать и дигиграф.

Вот краткий перечень периферийного оборудования ЭВМ семейства единой системы: устройства управления, связывающие каналы с периферийными устройствами, устройства ввода; накопители на магнитных дисках и магнитных лентах; пишущие машинки; алфавитно-цифровые печатающие устройства; перфокарточные и перфоленточные устройства ввода и вывода; алфавитно-цифровые и графические дисплеи; устройства телеобработки; абонентские пульты и т. д.

Процедура ввода в ЭВМ информации для обработки – одна из самых сложных. Она состоит из очень трудоемкого этапа – перевода данных на технические носители информации – перфокарты, перфоленты, магнитные ленты и т. д.

Машинные носители информации обладают различными специальными характеристиками. Они и определяют их пригодность для использования в каждом конкретном случае. Например, плотность записи. Она показывает минимальное число бит или байт, помещающееся на единице поверхности носителя. Или принцип доступа к информации: прямой и последовательный. При последовательном – ЭВМ получает доступ к нужной информации только после просмотра всех предшествующих данных, расположенных на этом носителе. При прямом – место расположения информации на носителе не играет роли, и ЭВМ может получить доступ к необходимым данным сразу же (прямо), минуя все остальные.

С аналогами этих принципов мы постоянно встречаемся в жизни, пользуясь магнитофоном (носитель магнитная лента) – последовательный доступ либо проигрывателем (носитель грампластинка) – прямой.

Очень важна скорость ввода – вывода. Она показывает максимальное количество бит информации, которое можно записать на носитель (или считать с него) за единицу времени. Скорость ввода – вывода зависит от принципа доступа и плотности записи. В случае прямого доступа появляется еще и показатель скорости обращения к данным.

Остальные характеристики, такие, как стоимость, надежность и другие, достаточно просты и в пояснениях не нуждаются.

Самыми первыми и широко распространившимися являются перфокарты – простейшие носители информации. Многие годы они – традиционное средство подготовки данных для работы с ЭВМ. Перфокарта – это прямоугольник из специальной плотной бумаги со скошенным или закругленным левым краем.

На лицевой стороне перфокарты нанесена цифровая сетка, разделяющая ее на вертикальные колонки и горизонтальные строки. Запись информации на перфокарту производится путем пробивки сквозных отверстий строго по отмеченным цифрам и позициям. Плотность записи информации на них очень низкая. Всего 80 символов на одной перфокарте. Для переноса текста одной страницы необходимо использовать 20–25 перфокарт. Следствием низкой плотности записи является низкая скорость ввода–вывода. При малых объемах информации недостатки перфокарт практически не ощущаются. Достоинства их – надежность и простота в обращении, независимость от конкретной ЭВМ и вследствие этого высокая мобильность. Однако с увеличением их количества достоинства становятся менее значимыми, а недостатки все более весомыми.

Перенос информации на перфокарты осуществляется с помощью специальных перфорационных машин. Эта очень трудоемкая и дорогостоящая операция. Даже обладая высокой квалификацией, перфораторщик в течение 1 ч может обработать всего 100–150 восьмидесятиколонных перфокарт. А теперь сопоставим скорость подготовки информации и ее ввода в ЭВМ в секундах. Перфораторщик наносит информацию на перфокарты со скоростью всего 3 символа в 1 с. Простейшее стандартное устройство чтения с перфокарт может обрабатывать в этом промежутке времени до 1300 символов.

Значительное увеличение плотности записи и сокращение времени операций ввода–вывода достигается при использовании другого бумажного носителя информации –перфоленты.

Способ занесения информации на нее аналогичен перфокарточному. Перфолента намного тоньше и уже перфокарт, что позволяет хранить на ней достаточно большие объемы информации. Устройство работы с ней проще и дешевле. Однако она имеет большой недостаток – исправление или перегруппировка записанных данных практически не осуществимы. Поэтому перфолента как носитель исходной информации применяется гораздо реже перфокарт.

Более прогрессивными по сравнению с бумажными являются магнитные носители информации. Для записи и хранения данных на них используется принцип намагничивания участков рабочей поверхности. При таком способе хранения информации плотность записи значительно выше, чем на бумажных носителях. Кроме того, информация, занесенная на магнитный носитель, доступна для корректировки с любой степенью дискретности (вплоть до одного байта).

Наиболее распространенным магнитным носителем в ЕС ЭВМ являются магнитные ленты и диски. Магнитные ленты отличаются от обычных магнитофонных габаритами. Все большее распространение получают в качестве носителя информации обыкновенные компакт-кассеты. В ЭВМ типа ЕС в основном используется широкая магнитная лента. Стандартная плотность записи на ней составляет 8 бит на миллиметр. Длина ленты, находящейся на одной бобине, около 750 м. Легко представить объем информации, который она способна вместить. Теоретически на одну бобину может быть записан примерно 21 миллион символов. Практически – только около 9. Это объясняется следующим: на ленте между записями должны быть оставлены пустые промежутки, на которые не может заноситься информация.

Данные с магнитных лент могут считываться или записываться на магнитные ленты с гораздо большей скоростью, чем с перфокарт или перфолент. За 1с машина обрабатывает от 60 до 120 символов.

Об основных недостатках магнитной ленты знает каждый: при поиске интересующей записи необходимы перемотка и выборочное прослушивание. Аналогичные операции осуществляет и ЭВМ. Эта особенность, а также высокая надежность и мобильность магнитных лент позволяют использовать их в основном для ввода, копирования и хранения больших массивов данных. А такие операции, как сортировка, выборка и другие, эффективнее осуществляются на носителях прямого доступа – магнитных дисках. Они позволяют частично решать эти условия доступа к данным. Делает его не последовательным, а прямым.

Магнитные диски в настоящее время – самый удобный, но, к сожалению, и самый дорогостоящий машинный носитель. Основным элементом дискового носителя является вращающийся диск, покрытый с обеих сторон ферромагнитным слоем. Запись информации производится путем намагничивания участков концентрических дорожек на рабочей поверхности диска. Намагничивание осуществляется с использованием специальной магнитной головки. На машинах ЭВМ типа ЕС принят принцип: 1 головка – 1 рабочая поверхность. Высокая скорость вращения диска – до 3000 об/мин., а также его небольшие габариты (диаметр 300–1000 мм) позволяют мгновенно считать или записать нужную информацию. Плотность записи на дисковых носителях достигает 160 бит/мин. Объем памяти магнитных дисков колеблется от 7 до 14 миллионов символов, а емкость памяти магнитных барабанов – примерно от 2 до 200 миллионов.

Имеется много различных видов дисковых носителей. В ЕС ЭВМ в основном используются так называемые пакеты магнитных дисков. Они состоят из нескольких жестких магнитных дисков, насаженных на вал, вращающийся с постоянной скоростью. В пространстве между дисками на специальных рычагах смонтированы подвижные магнитные головки. Они производят запись и считывание информации с требуемой дорожки. С магнитных дисков и барабанов информация считывается со скоростью от 150 до 300 тысяч символов в 1 с.

Для ввода информации разрабатываются новые методы и средства. Среди них, например, электронные пульты – дисплеи, которые иногда называют катодно-лучевой трубкой или видеотерминалом. Дисплеи позволяют осуществлять наряду с вводом просмотр и корректировку уже накопленного информационного массива.

Внешне он представляет как бы гибрид телевизора и пишущей машинки, снабженной клавиатурой с литерами латинского и русского алфавита. Предусмотрен набор и функциональных клавиш, позволяющих выдавать команды для управления. Они отображаются на экране телевизора. Например, по специальному набору команд ЭВМ производит поиск заданной информации на пакете магнитных дисков, осуществляет ее декодировку и представляет в виде светящихся символов (букв, цифр и т. д.) на экране. Наиболее распространенный формат из 20 строк по 80 символов в каждой. Таким образом, при работе с любым массивом данных имеется как бы специальное окно для его просмотра. В любое время можно увидеть небольшой участок создаваемого массива данных. Это окно по желанию может достаточно быстро передвигаться по всему массиву в любом направлении. Средства телеобработки – чрезвычайно эффективный инструмент не только ввода, но и для работы с данными.

Отображение текста на телеэкране позволяет вводить не только алфавитно-цифровую информацию, но и графическую. Специальный световой карандаш (перо) способен писать на экране и стирать написанное. Преимущества дисплея для ввода информации многогранны. Видеоизображение позволяет не только контролировать ошибки, но и редактировать текст. Например, раздвигать его и вставлять новые слова, удалять ненужные строки и предложения. Возможна любая корректировка и графической информации.

Существенный недостаток дисплея – небольшая скорость ввода. Она зависит от способностей оператора продуктивно пользоваться техническими возможностями электрофицированных пишущих пультов телетайпов и дисплеев. Поэтому формирование больших массивов данных с их непосредственным вводом на ЭВМ с применением терминалов малоэффективно. Использование дисплея особенно оправдано при составлении программ, эксплуатации ЭВМ в условиях коллективного доступа, составлении заданий и получении выходных данных.

На дисплеях могут воспроизводиться графики и рисунки, созданные с помощью ЭВМ, в некоторых проектах – словесный вывод и слуховой ввод информации. Однако такие устройства еще единичны и очень дороги.

В последние годы некоторое распространение получили читающие автоматы. Они обладают способностью считывать и вводить в ЭВМ буквенно-цифровую информацию непосредственно с листа. Например, машинописных или типографских документов. Отпадает всякая необходимость в промежуточной операции – перенос информации на машинные технические носители. Такие читающие автоматы и устройства обеспечивают не только быстрое, но и качественное считывание текста. Созданные для этих целей приборы способны читать до нескольких сот символов в 1 с. К сожалению, оптический ввод, который составляет техническую основу читающих автоматов, очень сложен. Стоимость его пока во много раз превышает другие рассмотренные нами устройства считывания информации.

Буквенно-цифровая информация является наиболее распространенной. Для различных специальных форм информации осуществляется разработка специфических устройств ввода. Находят применение чертежные автоматы. Они позволяют выводить произвольные чертежи и контурно-штриховые рисунки. Публикуемые в газетах карты погоды – один из таких наглядных примеров. Дигиграфы, соединенные с ЭВМ в автоматическом режиме, наносят на контурные карты основные характеристики прогноза в виде алфавитно-цифровой и графической информации.

Среди новых средств ввода – считывающие устройства информации, отмеченной специальными магнитными чернилами и другими метками. Вся информация, хранимая на ЭВМ, организуется в набор данных. Набором данных называют еще и поименованную совокупность информации, объединенную общим назначением. Она имеет единую организацию из числа допустимых в ЕС ЭВМ. Каждому отдельному набору данных должно соответствовать только свое имя. Аналоги на используемых носителях информации не допускаются. Физически перемещаемую единицу носителя, обслуживаемую одним устройством, называют томом. Пример тома – бобина магнитной ленты или чаще пакет магнитных дисков.

Каждый том прямого доступа имеет оглавление. В нем содержится вся информация о находящихся на нем наборах данных. Пользуясь этим оглавлением, ЭВМ практически сразу же получает возможность обратиться к требуемому набору.

Наборы данных состоят из записей, которые составляют символы (как кодируются символы мы уже знаем). Запись – это единица данных, передаваемая из набора в программу, или наоборот. Состав записи и ее длина определяются пользователем. Обычно выбирают длину записи, равную 80 или кратную ей. Это позволяет всю запись или ее часть умещать на одной перфокарте либо на строке экрана дисплея.

Наборы данных могут иметь различную организацию, т. е. способ размещения составляющих его записей (блоков записей) относительно друг друга. Различают последовательные, индексно-последовательные, прямые, библиотечные и телекоммуникационные наборы данных.

В последовательном наборе записи размещаются на внешнем носителе последовательно, в порядке их поступления. Каждая вновь поступившая запись размещается на свободном месте вслед за последней. Обработка записей ЭВМ в этом наборе данных ограничивается возможностью такого размещения. Последовательная организация является единственно возможной для наборов данных, размещенных на носителях последовательного доступа – магнитных лентах, перфолентах, перфокартах. Однако она может использоваться и на носителях прямого доступа – магнитных дисках.

В индексно-последовательном наборе данных записи размещаются в логически упорядоченной последовательности по возрастанию какого-либо шифра, связанного с каждой записью. Таким шифром может быть, например, паспорт или номер документа, анкеты. При поступлении в набор новой записи ее место определяется в зависимости от значения шифра (ключа). Оно может находиться между уже имеющимися записями. Это очень важно. Благодаря логическому упорядочению записей по ключам обеспечивается как последовательная, так и произвольная их обработка. В результате значительно сокращается время поиска необходимой информации. Эта форма организации данных возможна только на носителях прямого доступа.

Особенностью набора данных с прямой организацией является размещение в соответствии с некоторой числовой величиной. Эта величина – размер записи на носителе. Поиск записей осуществляется по этой величине. Это дает возможность прямого доступа к любой записи набора. Одна из распространенных форм – библиотечный набор данных. Он состоит из нескольких разномерных частей (разделов). В каждом из них записи размещены последовательно. Такие разделы независимы друг от друга. Имена и адреса всех разделов записаны в оглавлении библиотеки. Это дает возможность прямого доступа к любому разделу. Доступ же к записи внутри раздела – последовательный. Обычно библиотеки создаются только на магнитных дисках.

Телекоммуникационный набор данных представляет собой очередь входных и выходных сообщений, связанных с видеотерминалами.

Упрощенно приведенные выше определения можно пояснить на таком примере. Представим массив экспериментальных данных, например, результаты массового обследования населения по определенной программе. Эти данные внесены в индивидуальные анкеты. Записав одну за другой все анкеты (1 запись – 1 анкета), мы получим набор данных с последовательной организацией. Нумерация всех записей и включение в их состав номера позволит осуществить индексно-последовательную организацию набора данных. При этом физическая величина набора данных увеличится. Ведь помимо самих записей анкет, к ним добавляется номер, а также специальная область, в которой содержится физической адрес каждого номера. Необходимо также, чтобы эти номера располагались строго в порядке возрастания.

Отрыв номера от записей и допущение расположения в произвольном порядке формирует набор данных с прямой организацией. Увеличивая область, содержащую адреса всех записей, можно добиться некоторых удобств в работе с ними.

Разделение всего массива на части (разделы) и инициализация каждого из них (не более 8 символов) позволяет образовать специальную область оглавления. Она содержит физические адреса разделов уже библиотечного набора данных. Такого же результата можно было добиться, не давая оглавления, а просто образовав несколько последовательных наборов данных. Однако вследствие специфики обслуживания носителей часто бывает необходимо иметь локализованную область, принадлежащую одному пользователю. В результате можно перемещать информацию с носителя на носитель без боязни что-то забыть или потерять.

Если вместо номера в записи указать номер дисплея, на который надо вывести эту запись, будет набор данных с телекоммуникационной организацией.

Каждый вид организации данных имеет свои преимущества и недостатки. Так, последовательная организация позволяет разместить на единице поверхности носителя наибольшее число записей. При этом доступ к каждой отдельной записи возможен только после всех ей предшествующих. Это обстоятельство существенно замедляет Скорость работы ЭВМ. Последовательная организация применяется, как правило, в тех случаях, когда необходимо хранить достаточно большое количество записей. Причем заранее известно, в каком разделе будут анализироваться эти данные.

Обратимся к примеру массового обследования населения. При анализе данных может возникнуть необходимость в генерации выборки по самым разнообразным признакам. Например, только по возрасту либо по полу или по зафиксированным в процессе обследования результатам вне зависимости от уже названных признаков. При таком разнообразии содержаний запросов нет возможности подготовить набор данных на ЭВМ таким образом, чтобы они соответствовали каждому условию и содержались бы в одном месте, друг за другом. Количество же записей, а их набирается сотня тысяч, заставляет исследователей заботиться в первую очередь об их компактном размещении. Скорость расчетов при последовательном размещении такого числа записей, естественно, не высока. Однако в данном случае в ней и нет необходимости. Ведь полученные результаты расчетов следует переосмыслить, сравнить с аналогами и выделить характерные особенности. При таком использовании результатов работы ЭВМ разница в ее быстродействии в несколько часов не играет никакой роли. Зато удобства, надежность и экономичность достигают максимального уровня.

Наборы индексно-последовательной или прямой организации занимают на носителе как минимум вдвое больше места, чем последовательные наборы. Однако в тех случаях, когда скорость реакции ЭВМ на запрос имеет существенное значение, приходится жертвовать объемом занимаемой памяти на носителе ради достижения необходимого быстродействия. Так, индексно-последовательную, как и прямую организацию данных, удобно использовать для хранения различных справочников, картотек или расписаний. При формировании запроса к такому набору пользователя интересует содержание только одной записи, независимо от количества и содержания остальных. Так, больного, пришедшего в поликлинику, интересует его личная карточка и ему вовсе не интересно знать о проценте заболеваний в его районе.

При проведении медико-биологических исследований основной особенностью данных является их многономенклатурность. Направление же научного поиска, определенное заранее, может быть в последующем подвергнуто значительным изменениям. Они возникают уже в процессе обработки и зависят от результатов предыдущих расчетов. Поэтому целесообразно, по крайней мере на начальном этапе исследования, использовать для хранения собранной информации наборы с последовательной организацией. Обычно любые методы обработки основываются на последовательном просмотре всех имеющихся данных. Для такого просмотра доступны наборы с любой организацией. Однако последовательная организация данных проста и экономична.




© Авторы и рецензенты: редакционный коллектив оздоровительного портала "На здоровье!". Все права защищены.


 
Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений
Загрузить изображение
 

nazdor.ru
На здоровье!
Беременность | Лечение | Энциклопедия | Статьи | Врачи и клиники | Сообщество


О проектеКарта сайта β На здоровье! © 2008—2015
nazdor.ru, nazdor.com
Контакты Наш устав

Рекомендации и мнения, опубликованные на сайте, являются справочными или популярными и предоставляются широкому кругу читателей для обсуждения. Указанная информация не заменяет квалифицированную медицинскую помощь, основанную на истории болезни и результатах диагностики. Обязательно проконсультируйтесь с врачом.

Размещенные на сайте информационные материалы, включая статьи, могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет согласно Федеральному закону №436-ФЗ от 29.12.2010 года "О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию".