Лекция №4 «Инструментарий проекционных технологий, интерактивных технологий, систем трехмерной визуализации в учебном процессе».
NOR
Применение NOR флеши — устройства энергонезависимой памяти относительно небольшого объема требующие быстрого доступа по случайным адресам и с гарантией отсутствия сбойных элементов.
Встраиваемая память программ однокристальных микроконтроллеров. Типовые объемы — от 1 кБайта до 1 МБайта.
Стандартные микросхемы ПЗУ произвольного доступа для работы вместе с микропроцессором.
Специализированные микросхемы начальной загрузки компьютеров (POST и BIOS), процессоров ЦОС и программируемой логики. Типовые объемы — единицы..десятки МБайт.
Микросхемы хранения среднего размера данных, например DataFlash. Обычно снабжаются интерфейсом SPI и упаковываются в миниатюрные корпуса. Типовые объемы — от сотен кБайт до технологического максимума.
Там где требуются рекордные объемы памяти — NAND флеш вне конкуренции.
В первую очередь это всевозможные мобильные носители данных и устройства требующие для работы больших объемов хранения. В основном это USBHYPERLINK "http://ru.wikipedia.org/wiki/USB_flash_drive" брелоки и карты памяти всех типов, а также мобильные медиаплееры.
Флеш память NAND типа позволила миниатюризировать и удешевить вычислительные платформы на базе стандартных операционных систем с развитым программным обеспечением. Их стали встраивать во множество бытовых приборов: сотовые телефоны и телевизоры, сетевые маршрутизаторы и точки доступа, медиаплееры и игровые приставки, фоторамки и навигаторы.
Высокая скорость чтения делает NAND память привлекательной для кэширования винчестеров. При этом часто используемые данные операционная система хранит на относительно небольшом твердотельном устройстве, а данные общего назначения записывает на дисковый накопитель большого объема.
Благодаря большой скорости, объёму и компактным размерам NAND память активно вытесняет из обращения носители других типов. Сначала исчезли дискеты и дисководы гибких магнитных дисков[7], ушли в небытие накопители на магнитной ленте. Магнитные носители практически полностью вытеснены из мобильных и медиа- применений. Сейчас флеш-память активно теснит винчестеры в ноутбуках и уменьшает долю записываемых оптических дисков.
Стандартизацией применения чипов флеш-памяти типа NAND занимается Open NAND Flash Interface Working Group (ONFI). Текущим стандартом считается спецификация ONFI версии 1.0, выпущенная 28 декабря 2006 года. Группа ONFI поддерживается конкурентами Samsung и Toshiba в производстве NAND-чипов: Intel, Hynix и Micron Technology.
В декабре 2009 года, Toshiba заявила, что 64 Гб NAND память уже поставляется заказчикам, а массовый выпуск начался в первом квартале 2010 года.
16 июня 2010 года Toshiba объявила о выпуске первого в истории 128 Гб чипа, состоящего из 16 модулей по 8 Гб. Одновременно с ним в массовую продажу выходят и чипы в 64 Гб.HYPERLINK "http://ru.wikipedia.org/wiki/Flash-%EF%E0%EC%FF%
Для увеличения объёма в устройствах часто применяется массив из нескольких чипов. К 2007 году USB устройства и карты памяти имели объём от 512 Мб до 64 Гб. Самый большой объём USB-устройств составлял 4 терабайта.
В 2010 году Intel и Micron сообщили об успешном совместном освоении выпуска 3-битной (TLC) флеш-памяти типа NAND с использованием норм 25-нм техпроцесса .
В апреле 2011 года Intel и Micron объявили о разработке MLC NAND флэш-чипа емкостью 8 Гбайт (64 Гбит), произведенного по технологии 20 нм. Первый 20-нм NAND чип имеет площадь 118 мм², что на 30-40 % меньше, чем у доступных в настоящее время 25-нм чипов на 8 Гбайт. Согласно данным от разработчиков, новинка обеспечивает такую же производительность и надежность, как и предыдущее 25-нм поколение, повысив плотность размещения. Массовое производство данного чипа начнется во второй половине 2011 года. Конечных продуктов на базе новых 20-нм флэш-чипов не стоит ожидать до 2012 года.
6 декабря 2011 корпорация Intel и Micron Technology, Inc. анонсировали первую в мире NAND флеш-память по технологии 20 нм объёмом 128 Гб, состоящую из нескольких ячеек памяти с кристаллами по 16 Гб. Первые образцы устройств с 128 Гб памяти ожидаются в январе 2012 года, а массовые поставки в первом полугодии 2012 года.
27 августа 2011 компания Transcend совместно с институтом ITRIпредставили USB-накопитель с флеш-памятью ёмкостью 2 Тб и подключением по стандарту USB 3.0.
USB-флеш-накопитель — запоминающее устройство, использующее в качестве носителя флеш-память и подключаемое к компьютеру или иному считывающему устройству по интерфейсу USB.
USB-флешки обычно съёмные и перезаписываемые. Размер — около 5 см, вес — меньше 60 г. Получили большую популярность в 2000-е годы из-за компактности, лёгкости перезаписывания файлов и большого объёма памяти (от 32 МБ до 256 ГБ). Основное назначение USB-накопителей — хранение, перенос и обмен данными, резервное копирование, загрузка операционных систем (LiveUSB) и др. Разработан умещающийся на флешку пакет программ для автоматического снятия улик с компьютера неквалифицированным полицейским (COFEE).
III. Оптический диск (англ. optical disc) — собирательное название для носителейHYPERLINK информации, выполненных в виде дисков, чтение с которых ведётся с помощью оптического излучения. Диск обычно плоский, его основа сделана из поликарбоната, на который нанесён специальный слой, который и служит для хранения информации. Для считывания информации используется обычно луч лазера, который направляется на специальный слой и отражается от него. При отражении луч модулируется мельчайшими выемками питами (от англ pit — ямка, углубление) на специальном слое, на основании декодирования этих изменений устройством чтения восстанавливается записанная на диск информация. Объем хранимых данных на CD: 650,700,800,900 MB.
Blu-ray Disc, BD (англ . blue ray — синий луч и disc — диск; написание blu вместо blue — намеренное) — формат оптического носителя, используемый для записи с повышенной плотностью и хранения цифровых данных, включая видео высокой чёткости. Стандарт Blu-ray был совместно разработан консорциумом BDA. Первый прототип нового носителя был представлен в октябре 2000 года. Blu-ray (букв. «синий луч») получил своё название от использования для записи и чтения коротковолнового (405 нм) «синего» (технически сине-фиолетового) лазера. Буква «e» была намеренно исключена из слова «blue», чтобы получить возможность зарегистрировать товарный знак, так как выражение «blue ray» является часто используемым и не может быть зарегистрировано как товарный знак. Однослойный диск Blu-ray (BD) может хранить 23,3 ГиБ (25 ГБ), двухслойный диск может вместить 46,6 ГиБ (50 ГБ), трёхслойный диск может вместить 100 ГБ, четырёхслойный диск может вместить 128 ГБ. Ещё в конце 2008 года японская компания Pioneer демонстрировала 16-ти и 20-слойные диски на 400 и 500 ГБ, способные работать с тем же самым 405-нм лазером, что и обычные BD-плееры
Переносные накопители данных.
Некоторые типы запоминающих устройств оформлены как компактные, носимые человеком устройства, приспособленные для переноса информации. В частности:
§ Флеш-память
§ Переносной жёсткий диск:
§ Mobile Rack
§ Контейнеры для жёстких дисков
§ ZIV
IV. Твердотельный накопитель (англ. SSD, solid-state drive) — компьютерное запоминающее устройство на основе микросхем памяти. Кроме них, SSD содержит управляющий контроллер. Не содержит движущихся механических частей. Различают два вида твердотельных накопителей: SSD на основе памяти, подобной оперативной памятикомпьютеров, и SSD на основе флеш-памяти.
V. Аббревиатура SDRAM расшифровывается как Synchronous Dynamic Random Access Memory — синхронная динамическая память с произвольным доступом. Общий принцип организации и функционирования микросхем динамической памяти (DRAM) практически един для всех ее типов — как первоначальной асинхронной, так и современной синхронной. Основные параметры логической организации микросхем памяти — емкость, глубину и ширину, можно распространить и на модули памяти типа SDRAM. Понятие емкости (или объема) модуля очевидно — это максимальный объем информации, который данный модуль способен в себя вместить. Теоретически он может выражаться и в битах, однако общепринятой «потребительской» характеристикой модуля памяти является его объем (емкость), выраженный в байтах — точнее, учитывая современный уровень используемых объемов памяти — в мега-, или даже гигабайтах.
Ширина модуля — это разрядность его интерфейса шины данных, которая соответствует разрядности шины данных контроллера памяти и для всех современных типов контроллеров памяти SDRAM (SDR, DDR и DDR2) составляет 64 бита. Таким образом, все современные модули характеризуются шириной интерфейса шины данных «x64». Каким же образом достигается соответствие между 64-битная шириной шины данных контроллера памяти (64-битным интерфейсом модуля памяти), когда типичная ширина внешней шины данных микросхем памяти обычно составляет всего 4, 8 или 16 бит? Ответ очень прост — интерфейс шины данных модуля составляется простым последовательным «слиянием» внешних шин данных индивидуальных микросхем модуля памяти. Такое «заполнение» шины данных контроллера памяти принято называть составлением физического банка памяти. Таким образом, для составления одного физического банка 64-разрядного модуля памяти SDRAM необходимо и достаточно наличие 16 микросхем x4, 8 микросхем x8 (это наиболее часто встречаемый вариант) или 4 микросхем x16.
Оставшийся параметр — глубина модуля, являющийся характеристикой емкости (вместимости) модуля памяти, выраженной в количестве «слов» определенной ширины, вычисляется, как нетрудно догадаться, простым делением полного объема модуля (выраженного в битах) на его ширину (разрядность внешней шины данных, также выраженную в битах). Так, типичный 512-МБ модуль памяти SDR/DDR/DDR2 SDRAM имеет глубину, равную 512МБайт * 8 (бит/байт) / 64 бита = 64М. Соответственно, произведение ширины на глубину дает полную емкость модуля и определяет его организацию, или геометрию, которая в данном примере записывается в виде «64Мx64». Перед осуществлением любой операции с данными, содержащимися в определенном банке микросхемы SDRAM (чтения — команда READ, или записи — команда WRITE), необходимо «активизировать» соответствующую строку в соответствующем банке. С этой целью, на микросхему подается команда активизации (ACTIVATE) вместе с номером банка (линии BA0-BA1 для 4-банковой микросхемы) и адресом строки (адресные линии A0-A12, реальное количество которых зависит от количества строк в банке, в рассматриваемом примере 512-Мбит микросхемы памяти SDRAM их число составляет 213 = 8192).
Активизированная строка остается открытой (доступной) для последующих операций доступа до поступления команды подзарядки банка (PRECHARGE), по сути, закрывающей данную строку.
Цели:
Образовательные:
· Познакомить с современными со средствами отображения информации, проекционными технологиями, интерактивными дисплейными технологиями, системами трехмерной визуализации в учебном процессе.
· Позволить учащимся оценить преимущества, ограничения программных и аппаратных средств при решении профессиональных и образовательных задач.
Развивающие:
· Развивать оценку педагогической целесообразности использования в учебном процессе основных педагогических свойств электронных образовательных продуктов.
· Развивать способности оценивания преимуществ, ограничений и выбора аппаратных средств, для решения профессиональных и образовательных задач.
· Способствовать совершенствованию профессиональных знаний и умений путем использования полученных знаний.
Воспитательные:
· Содействовать становлению профессиональной компетентности педагога через проблемные ситуации.
I. Средства отображения информации и проекционные технологии.
II. Интерактивные дисплейные технологии, системы трехмерной визуализации в учебном процессе.
I. Средства отображения информации и проекционные технологии.
Технические средства, используемые для формирования информационных моделей, называются средствами отображения информации (СОИ). С помощью СОИ полученная от одного или нескольких источников информация преобразуется в информационную модель, удобную для восприятия оператором. Процесс формирования ИМ в СОИ сопровождается преобразованием кодов.
Параметры средств отображения информации должны определять информационно-технические, инженерно-психологические, конструктивно-технические и технико-экономические особенности СОИ. К основным параметрам СОИ следует отнести используемый алфавит, информационную емкость, разрешающую способность, быстродействие, точность воспроизведения информации, фотометрические параметры (яркость, контраст), надежность, стоимость, потребляемую мощность.
Первые видео проекторы, предназначенные исключительно для воспроизведения видео сигналов, появились в 70-х годах и выполнялись на электронно-лучевых трубках. Ряд фирм продолжает их выпуск - привлекает высокая разрешающая способность, обеспечивающая очень хорошее качество изображения. Однако аппараты эти, по нынешним меркам, не слишком яркие, весят они десятки килограмм и стоят десятки тысяч долларов. Появление жидкокристаллических дисплеев (ЖКД) привело к принципиально другой конструкции видео проекторов. В ранних моделях использовались многослойные ЖКД, выпускаемые фирмой Sharp, выполненные по тонкоплёночной технологии (TFT LCD-panels). Такие дисплеи имеют диагональ от 3 до 26 см (а иногда и больше).
Светящиеся точки дисплея (пиксели) под воздействием управляющих сигналов могут излучать любой из базовых цветов (красный, зелёный, синий). По принципу действия такой ЖКД не отличается от монитора ноутбука, только в проекторе он работает на просвет и обычно имеет меньшие размеры. Более сложную конструкцию имеют появившиеся позднее проекторы, использующие выпускаемые фирмой Epson ЖКД с диагональю 3,3 см (в последнее время - 2,3 см), выполненные на базе полисиликоновой технологии (PSI LCD-panels). В таких проекторах применены 3 дисплея, каждый из которых управляет одним базовым цветом. С 1996 года в проекторах вместо ЖКД стали применять небольшие, размером с ноготь, интегральные микросхемы, разработанные фирмой Texas Instruments. Эти микросхемы, именуемые DMD (Digital Mirror Device), содержат на своей поверхности более 500 тыс. крошечных алюминиевых зеркал размером 1/1000 человеческого волоса (16х16 мкм). Каждое микрозеркало соответствует одной световой точке на экране, но если пиксели ЖКД работают на пропускание света, то микрозеркала - на отражение. Потери света при этом минимальны, что и обеспечивает преимущество таких проекторов перед проекторами на ЖКД. Кроме того, относительные расстояния между микрозеркалами существенно меньше, чем между пикселями ЖКД. За счёт этого изображение менее дробное. При отсутствии управляющего сигнала ориентация каждого микрозеркала такова, что отражённый от него свет в объектив не попадает и рассеивается в проекторе. Цветовая гамма создаётся вращением специального цветового фильтра, если используется один микрозеркальный чип, или за счёт использования трёх таких чипов, по одному на базовый цвет. Так же как и ЖКД (LCD), технология LCOS использует в своей основе жидкие кристаллы. Однако на этом сходство заканчивается. LCD технология, имеющая множество достоинств, тем не менее не свободна от некоторых недостатков. LCD матрица состоит из отдельных жидкокристаллических пикселей, прозрачность которых регулируется управляющими элементами, находящимися между пикселями. При просветном воспроизведении изображения непрозрачные управляющие элементы препятствует прохождению через матрицу света, уменьшая результирующий световой поток проектора. Эту проблему частично решают специальные микролинзы, установленные напротив каждого пикселя, которые собирают весь падающий свет и пропускают его только через прозрачную часть пикселя. Такой способ позволяет увеличить световой поток проектора примерно на 30%. Другой недостаток LCD заключается в том, что расположение жидких кристаллов в одной плоскости с управляющими элементами затрудняет уменьшение размеров пикселей и расстояний между ними. Как результат - коэффициент заполнения (отношение суммарной площади жидких кристаллов к общей площади матрицы) достигает для LCD только 60%.
II. Интерактивные дисплейные технологии, системы трехмерной визуализации в учебном процессе.
Интерактивные доски на уроке вызывают живой интерес у школьников и студентов, повышают наглядность изучаемого материала и способствуют более быстрому усвоению информации. Работники системы образования заинтересованы во внедрении ИКТ, в частности — в появлении в классах электронных досок. С их помощью преподаватели смогут сделать лекции, практические уроки и иные занятия более увлекательными.
Проектор - самое популярное средство обучения: в школьном классе, в студенческой аудитории, в лекторском зале, на тренингах и семинарах. На рынке образования в основном востребованы проекторы, представляющие собой золотую середину: не самые мощные, но и не «слабаки»; не особо громоздкие, но и не предназначенные для регулярной транспортировки; со средними значениями яркости и приемлемым уровнем шума.
Широкоформатные мониторы. Планшетные мониторы предназначены для образования, совершенствования и укрепления творческого потенциала. Эффективный инструмент в создании презентаций и подготовке интерактивных уроков. Планшетные мониторы преображают обстановку в классе! Помогают сделать электронное образования доступным каждому! Мониторы имеют все те же функции что и интерактивная доска, при помощи ПО для электронного обучения можно общаться, заполнять интерактивные формы, проводить тесты и даже отвечать на вопросы.
Безочковые 3D дисплеи — это прекрасный инструмент для привлечения и удержания внимания широкой аудитории и создания эффекта «сарафанного радио». Удивительный эффект объема «за пределами экрана» сразу же притягивает внимание публики. От того, насколько интересным и захватывающим будет содержание вашей презентации, насколько легко можно будет вовлечь человека во взаимодействие с 3D изображением, зависит то, будет ли он наблюдать за вашей презентацией несколько секунд или же несколько минут.
3D дисплей со стерео очками даст наибольший образовательный эффект при работе с небольшой аудиторией (до 10 человек).
Вот основные преимущества использования интерактивных 3D дисплеев:
· 3D дисплеи и интерактивные системы легко интегрировать друг в друга, установить и настроить;
· они всегда привлекают внимание аудитории;
· интерактивные технологии дополненной реальности «живые 3D метки» дают возможность взаимодействовать с виртуальными 3D объектами в стерео формате;
· система виртуальной реальности 3D Пойнтер вовлекает студентов в работу с презентацией и с экспозицией;
· интерактивными 3D презентациями на 3D дисплеях удобно управлять;
· обучаемый получает множество эмоций, работая и «играя» с вашим продуктом;
· презентация, стенд запоминаются;
· 3D дисплеи привлекают внимание и показывают им, что вы используете инновационные технологии;
· хорошее впечатление приносит вам хороший результат впоследствии;
· инновационные технологии работают наимидж образовательного учреждения;
· необычные вещи притягивают внимание, их обсуждают, о них пишут в прессе, о них рассказывают коллегам, партнерам, друзьям.