Рабочий лист: Проектирование периферийного комплекса ЭВМ

Практическое проектирование конфигурации периферийных устройств, расчет пропускной способности интерфейсов, обоснование технологий печати и оцифровки.

Фамилия, Имя обучающегося:

Учебная группа:

Дата выполнения:

Выбор варианта проектирования:

Вариант 1. Рабочее место предпечатной подготовки и полиграфии

Спецификация: Профессиональный монитор с калибровкой AdobeRGB, спектрофотометр, лазерный принтер высокого разрешения A3/SRA3, планшетный CCD-сканер для книг и фактур.

1. Спецификация монитора и колориметрии:

Укажите диагональ, тип матрицы (IPS), разрядность панели (True 10-bit или 8-bit+FRC), охват цветовых пространств (sRGB, AdobeRGB, DCI-P3) и разрядность внутреннего 3D LUT (14-16 бит).

2. Расчет пропускной способности видеопотока и выбор интерфейса:

Рассчитайте битрейт 4K@60Hz 10-bit RGB 4:4:4 с учетом гашения 20%. Обоснуйте, почему HDMI 2.0 непригоден (принудительный переход в YCbCr 4:2:0) и почему требуется DisplayPort 1.4 HBR3 или HDMI 2.1.

3. Обоснование оптической схемы сканера (CCD против CIS):

Опишите физическую разницу между системой зеркал/объектива CCD и микролинзами CIS. Объясните поведение при оцифровке сшитых каталогов и образцов тиснения.

4. Печатающий комплекс и спектрофотометр:

Укажите требования к цветному принтеру (разрешение 1200x1200 dpi, PostScript 3, RIP-процессор) и назначение спектрофотометра для профилирования тракта.

Вариант 2. Рабочее место диспетчера ситуационного центра

Спецификация: Многомониторная конфигурация 4x 4K UHD, подключение DisplayPort 1.4 MST (Daisy Chain), 4-портовый KVM-коммутатор с аппаратной эмуляцией EDID/DDC.

1. Расчет пропускной способности цепочки DisplayPort MST Daisy Chain:

Рассчитайте суммарный битрейт двух и четырех мониторов 4K@60Hz 8-бит. Сопоставьте с лимитом DP 1.4 HBR3 (25.92 Гбит/с net). Обоснуйте необходимость технологии DSC 1.2a.

2. Топология физического подключения 4 мониторов:

Предложите схему коммутации к рабочей станции диспетчера: сколько кабелей DisplayPort от GPU требуется при наличии и отсутствии поддержки DSC на мониторах?

3. Спецификация KVM-коммутатора и надежность:

Опишите требования к KVM: поддержка разрешения 4K@60Hz, коммутация USB 3.0, аппаратная сквозная эмуляция EDID (предотвращение сворачивания окон оператора при переключении серверов).

4. Выбор типа матрицы дисплеев для круглосуточного режима (24/7):

Сравните IPS и OLED для диспетчерского пульта. Обоснуйте риски статического выгорания элементов мнемосхем диспетчера на матрицах OLED.

Вариант 3. Офисный инженерный отдел (Лазерное МФУ A3 и TCO)

Спецификация: Сетевое лазерное МФУ формата A3 с автоматическим дуплексом и реверсивным автоподатчиком DADF/SPDF, расчет совокупной стоимости владения (TCO).

1. Спецификация МФУ и бумагопроводящего тракта:

Укажите формат (A3), скорость печати (30-45 стр/мин), тип автоподатчика (однопроходный SPDF/DADF), интерфейсы (1000BASE-T, протоколы SNMPv3/802.1X).

2. Расчет совокупной стоимости владения (TCO за 3 года):

При объеме печати 15 000 стр/мес (всего 540 000 стр). Рассчитайте затраты на покупку, тонеры, замену фотобарабанов (Drum Unit) и печки (Fuser). Определите себестоимость 1 страницы.

3. Физика износа основных узлов электрофотографии:

Опишите физический износ фотобарабана (OPC) от контакта с бумагой и ракелем, а также износ термопленки/тефлонового вала печки при температуре 190°C.

4. Сетевая интеграция и безопасность печати:

Опишите механизмы защищенной печати (Secure Print по PIN-коду / смарт-карте), шифрование встроенного накопителя и разграничение прав доступа.

Вариант 4. Мобильное рабочее место выездного аудитора

Спецификация: Портативный USB-C монитор с DisplayPort Alt Mode и Power Delivery, мобильный термопринтер чеков/этикеток, беспроводной ручной 2D-сканер штрихкодов.

1. Физика и расчет интерфейса USB-C (DP Alt Mode + Power Delivery):

Опишите раскладку 4 скоростных линий USB-C (2 линии под видео DP 1.4 + 2 линии под USB 3.2). Рассчитайте баланс мощности сквозного питания (Pass-Through PD 65 Вт).

2. Спецификация мобильного термопринтера и риски термобумаги:

Опишите принцип прямой термопечати (Direct Thermal) без тонера. Обоснуйте риски недолговечности чеков (выцветание от нагрева, УФ-лучей и растворителей).

3. Спецификация беспроводного 2D-сканера (Area Imager):

Сравните фотосканер 2D Imager с лазерным 1D сканером: отсутствие механических подвижных зеркал, считывание кодов DataMatrix («Честный ЗНАК») под любым углом.

4. Автономность и эксплуатационная надежность:

Опишите организацию питания мобильного комплекса от пауэрбанка, емкость аккумуляторов сканера и термопринтера, защиту корпуса по стандарту IP54/IP65.

5. Итоговый инженерный чек-лист и экспертное заключение:

Пропускная способность физического интерфейса (DP/HDMI/USB) полностью покрывает требуемый битрейт видеосигнала либо активировано сжатие DSC. Цветовой охват (sRGB / AdobeRGB / DCI-P3) и глубина цвета (8/10 бит) соответствуют профессиональным задачам без искажения полутонов. Технология печати (лазерная, термоструйная, прямая термопечать) выбрана с учетом себестоимости отпечатка, ресурса расходных материалов и архивной долговечности. Оптическая схема сканера (CIS vs CCD) выбрана с учетом толщины и рельефа сканируемых оригиналов (проверка глубины резкости). Электропитание и шины данных периферии согласованы по мощности (USB PD, силовые кабели, автономные аккумуляторы).

Обобщенное инженерное заключение по спроектированному комплексу:

Критериальная шкала оценивания (4 балла):

• Периферийная спецификация (2 балла): Полный и безошибочный подбор оборудования под задачи выбранного варианта (монитор, порты, принтер, сканер, KVM/аккумуляторы).

• Совместимость интерфейсов и расчет нагрузки (1 балл): Математический расчет битрейта видеопотока, сопоставление со стандартами DP/HDMI/USB-C, проверка DSC, расчет TCO или энергобаланса.

• Выводы и самопроверка (1 балл): Выявление эксплуатационных рисков (субдискретизация, глубина резкости, выгорание, выцветание термобумаги), полное заполнение чек-листа.