| HDD (Жесткий диск) | Восстановление данных | Полезные программы | История компьютера | Компьютер | Интернет | Статьи | Фото и видео | ЧАВО | Видео | | | | | | | | | | | | | | | Главная |
Recovery-Data-Tools.info
(495) 642-43-41

| Устройства ввода и вывода

Устройства ввода и вывода компьютера
Внешние модули и устройства, подключаемые к системному блоку - клавиатура, мышь, сканер, монитор, принтер и другие устройства разных фирм-производителей - также имеют стандартные порты (соединительные устройства) и протоколы обмена данными. Это обеспечивает их совместную работу.

Сегодня существует целый ряд устройств для ввода информации в персональный компьютер. К ним относятся, прежде всего, клавиатура, мышь, трекбол, джойстик, световое перо, графический планшет, сканер, модем, микрофон, а также все виды внешних накопителей.

Для записи (или, другими словами, ввода) буквенно-цифровой информации используется клавиатура (keyboard), напоминающая клавиатуру пишущей машинки, но дополненная управляющими клавишами. Каждая клавиша снабжена датчиком, воспринимающим ее нажатие и вызывающим замыкание соответствующей ей электрической цепи. В корпусе клавиатуры размещены электронные схемы дешифрации. При замыкании датчика-переключателя при нажатии той или иной клавиши генерируется соответствующий именно этой клавише цифровой код размером в 1 байт.

Клавиатуры

Большинство IBM-совместимых клавиатур (то есть предназначенных для персональных компьютеров, производимых компанией IBM или по ее лицензиям) состоит из 104/105 и более клавиш. В их число входят алфавитно-цифровые клавиши, клавиши управления курсором и другие командные клавиши. Наиболее популярный манипулятор для ПК - это мышь ("mouse").

Устройство "мыши"

Это - небольшая пластмассовая коробочка с двумя (или тремя) кнопками и проводом, присоединяемым к последовательному порту компьютера. Существуют и беспроводные мыши с радиопередачей сигналов и автономным питанием. Движение мыши по коврику вызывает перемещение по экрану монитора ПК специального указателя - курсора, а команды отдаются компьютеру нажатием кнопок мыши.

Наибольшее распространение получили механические мыши с шариком. Их недостатком является частое засорение шарика и оптической системы, требующее периодической чистки. Оптические мыши, более надежные и точные, построены на базе оптического индикатора. Однако они дороже механических.

Под каждой клавишей размещен электрический контакт, который замыкается при ее нажатии. Каждой клавише соответствуют свои электрические импульсы. В результате нажатия каждая буква, цифра или другой знак, нарисованный на клавише представляется в двоичном коде в виде одного байта. Движение мышки по экрану монитора тоже вызывает электрические импульсы. Любой удар по клавише или движение мышки - это команда. По этой команде процессор выполняет действия, записанные в памяти компьютера в виде программы. Если работает текстовая программа, то на экране появляется буква, цифра или другой знак, изображенный на этой клавише. Если это компьютерная игра, то нажатие на клавиши вызывает движение героев игры. Если же это программа рисования, то движение и нажатие на клавиши мышки выполняет те или иные действия - выполнение на экране линий, фигур, окраску поверхностей и др.

Шаровой манипулятор (trackball) является разновидностью мыши, применяемой в портативных ПК. Рука приводит в движение не корпус мыши, а сам шарик, поэтому он занимает меньше места, что важно при малых габаритах портативного ПК - ноутбук (notebook). Обычно он встроен в клавиатуру.

Шаровой манипулятор (trackball)

Большого распространения в ноутбуках трекболы не получили из-за своего недостатка — постепенного загрязнения поверхности шара и направляющих роликов. Вместо трекболов применяются трекпойнты и тачпады.

 

Трекпойнт (англ. TrackPoint) представляет собой миниатюрный рычаг с шершавой вершиной диаметром 5-8 мм. Трекпойнт расположен на клавиатуре между клавишами и управляется нажатием пальца.

 

Тачпад (англ. TouchPad) представляет собой сенсорную панель, движение пальца по которой вызывает перемещение курсора. В подавляющем большинстве современных ноутбуков применяется именно тачпад, так как отсутствие в нем движущихся частей обусловливает его высокую надежность.

 

Для компьютерных игр используется джойстик - рычажный манипулятор - указатель с рукояткой, подключаемый с помощью кабеля к игровому адаптеру ПК.

За последние годы появился еще один давно забытый инструмент для ввода информации в компьютер - палочка для письма, изобретение времен Ассирии и Древнего Египта. Ведь уже появились карманные компьютеры, где нет места для размещения ни клавиатуры, ни мыши (или заменяющего ее в ноутбуке трекбола). Эта "палочка" чувствительна к силе нажима и наклону "пера". "Пишет" она на специальной "дощечке" - на маленьком экране карманного ПК или отдельном большом графическом планшете. С их помощью можно вводить любую буквенно-цифровую информацию и рисунки.

 

Графический планшет

Существует еще и фоточувствительное устройство - световое перо, позволяющее рисовать прямо на очувствленном экране специального монитора. Иногда, например, в справочниках на вокзалах и аэропортах, на экран такого монитора выводят перечень вопросов. Получить ответ на тот или иной вопрос можно, просто прикоснувшись кончиком пальца к нужному месту на экране.

Однако сегодня компьютерная мышь является более популярным инструментом, чем световое перо.

Нужно сказать, что рисовать на графическом планшете гораздо лучше, чем с помощью компьютерной мыши. Ведь когда вы рисуете на листе бумаги карандашом или пером, то вы смотрите именно в ту точку на бумаге, на которой находится кисть вашей руки с карандашом или пером. Поэтому вы можете проводить ровные линии. Когда же вы рисуете мышью, то вы смотрите на экран монитора, а не в точку, где находится мышь, и поэтому выводите своей рукой неровные, дрожащие линии. Это можно объяснить тем, что между действием - движением рукой и результатом - рисунком на экране монитора - слабая обратная связь. Рисование на графическом планшете подобно рисованию карандашом или пером на бумаге - вы снова смотрите в ту точку, где сейчас рисуете, и поэтому снова способны проводить ровные линии. В этом случае устанавливается непосредственная обратная связь между движением руки с "пером" и рисунком на планшете.

Как переводится текст или рисунок с листа бумаги, из журнала или книги в цифровую форму? Для этого создано специальное устройство - сканер. С его помощью можно сканировать, то есть последовательно считывать, переводить в цифровую форму и вводить в компьютер все, что размещается на плоской стеклянной поверхности сканера: газеты, журналы, деловые письма, факсы, фотографии и слайды, развороты книг и визитные карточки. После того, как закрывается крышка такого планшетного сканера, сканирующая головка начинает двигаться по сканируемому документу, "читая" текст или рисунок.

 

Планшетный сканер

Карманная ручка - сканер C-Pen компании C Technologies снабжена процессором и памятью. Главная особенность этого миниатюрного сканера - быстродействующая цифровая камера, делающая 100 снимков в секунду. 6 Мбайт оперативной памяти позволяет сохранить до 2000 страниц отсканированного текста, который можно непосредственно передать в текстовый редактор персонального компьютера. С таким миниатюрным прибором - подобием электронного блокнота удобно работать в библиотеке. Он распознает тексты на 53 языках и, кроме того. Переводит тексты с английского языка на русский и обратно. Этот перевод немедленно отражается на миниатюрном жидкокристаллическом дисплее.

 

Ручка-сканер C-Pen

Для ввода и вывода звуковых сигналов служит звуковая система, состоящая из звуковой платы (или карты), встроенного динамика в системном блоке ПК и внешней звуковой системы. Ввод звука в систему осуществляется через микрофон, линейный выход магнитофона, радиоприемника или CD-проигрывателя. Простейшая внешняя система состоит из наушников или пассивных динамиков, а более сложная и качественная - из активных динамиков, имеющих собственное питание и снабженных усилителями.

Звуковые карты условно делятся на 8 и 16-разрядные. 8-разрядная звуковая карта (SoundBlaster) способна обеспечить качество звучания кассетного магнитофона, а 16-разрядная - более высокое качество, соответствующее CD-диску. Новые звуковые карты обеспечивают трехмерный (объемный) звук. Для технологии DVD, в которой звуковое сопровождение фильмов Dolby Digital, звуковая карта должна уметь раскодировать DVD-звук с диска и иметь уже 6 каналов.

Видеосистема ПК служит для вывода на экран изображений текстов, рисунков и видеофрагментов и фильмов. Она состоит из монитора (дисплея) с экраном, на который выводятся изображения; видеоплаты - то есть платы управления вывода изображения на экран монитора; набора специальных программ - драйверов.

Видеоплата (или видеокарта, видеоадаптер) служит для хранения видеоизображений, преобразования их из цифровой в аналоговую форму для вывода на экран монитора. Она способна поддерживать текстовый и графический режимы работы.

В текстовом режиме на экран можно вывести символы букв, цифр и специальных знаков из определенного набора, хранящегося в памяти ПК. В графическом режиме на экран можно вывести текст, и любые неподвижные и подвижные изображения. Современная видеоплата должна обеспечивать максимальное разрешение 1024х768, а рекомендовать можно разрешение 1280х1024 при отображении 16,8 миллиона цветов. Для этого он должен иметь не менее 2 Мбайт видеопамяти.

В IBM-совместимых компьютерах при использовании программ Windows видеоплаты используются вместе с акселераторами - микросхемами, позволяющими перемещать фрагменты изображений по экрану ПК, рисовать линии и различные фигуры, закрашивать замкнутые контуры, удалять части изображений, отображать шрифты, перемещать по экрану курсор и т.д.

Мониторы используются трех типов - с электронно-лучевой трубкой, с жидкокристаллическим экраном и плазменные.

Монитор с электронно-лучевой трубкой CRT(Cathode Ray Tube) состоит из самой CRT-трубки и электронного блока управления лучом. Изображение на цветном экране формируется с помощью точек - пикселей, каждая из комбинации трех цветов - красного, зеленого и синего.

При покупке нового ПК, прежде всего нужно обращать внимание на размер диагонали монитора и не экономить на его стоимости: ведь Вы будете постоянно с ним работать. Для того чтобы при этом меньше утомлялись Ваши глаза, покупать рекомендуется не менее, чем 15-дюймовый CRT-монитор (15 дюймов - это размер диагонали экрана), хотя в продаже еще бывают 14-дюймовые мониторы. Выпускаются и 17-21-дюймовые мониторы, но они значительно дороже.

 

Монитор с электронно-лучевой трубкой

Действие жидкокристаллического LCD (Liquid Crystal Display) монитора (или любого индикатора, например, часов или калькуляторов) основано на использовании вещества, находящегося в жидком состоянии, но при этом обладающего некоторыми свойствами кристаллических тел. Молекулы таких жидких кристаллов под действием электрического поля способны изменять свою ориентацию и свойства проходящего сквозь них светового луча. Пользуясь этим свойством, в жидкокристаллических индикаторах, изменяя электрическое напряжение и ориентацию молекул, создают изображение.

 

Жидкокристаллический монитор

LCD-монитор имеет несколько слоев, содержащих между собой тонкие слои жидких кристаллов. Панель монитора подсвечивается источником света. В зависимости от его расположения панели работают или на отражение, или на прохождение света. В цветных мониторах цвет получается с помощью трех фильтров.

В компьютерных LCD-мониторах используются так называемые нематические или супернематические жидкие кристаллы. Нематические элементы способны поворачивать плоскость поляризации на угол до 90 градусов, а супернематические - до 270 градусов. Супернематические кристаллы обладают высоким быстродействием и контрастностью. Они применяются для пассивных индикаторов. Нематические кристаллы используются в высококачественных цветных мониторах.

В пассивных индикаторах элементы располагаются на пересечениях сетки проводников, к которым подводится электрическое поле путем переключения транзисторов, подключенных к этим проводникам. Такие элементы имеют эффект последействия, поэтому движущиеся предметы на них расплываются.

В активных жидкокристаллических TFT-экранах (Thin Film Transistor - тонкопленочный транзистор) каждый элемент снабжается транзистором. Эти транзисторы управляют приложенным напряжением и быстрее переключаются.

В цветных жидкокристаллических экранах элементы группируют по три (в вертикальный ряд). Каждые такие три элемента образуют пиксель. Каждый элемент имеет светофильтр. Транзисторы управляют количеством проходящего света, образуя нужную смесь цветов.

Недостатком пассивных мониторов является возможность смотреть на них только во фронтальной позиции, а экран с активной матрицей имеет угол обзора 120-160 градусов и обладает хорошей яркостью и контрастностью изображения. Первые LCD-мониторы выпускались только для портативных ПК с диагональю экрана 8 дюймов. Для них сегодня LCD-мониторы имеют по диагонали 14 -15 дюймов, а для настольных ПК - 17 -19 дюймов и более.

Экран такого LCD - монитора (или телевизора) представляет собой матрицу ЖК-элементов. В пассивной матрице ЖК-элементов выбранная точка изображения активируется подачей напряжения на соответствующие прозрачные адресные проводники-электроды строки и столбца. В этом случае невозможно достичь высокого контраста изображения, так как электрическое поле возникает не только в точке пересечения адресных проводников, но и на всем пути распространения тока. Эта проблема вполне разрешима при использовании так называемой активной матрицы ЖК-элементов, когда каждой точкой изображения управляет свой электронный переключатель. LCD-мониторы, в отличие от CRT –мониторов, являются полностью цифровыми приборами. Однако приходится обеспечивать их совместимость с аналоговыми СRT-мониторами. Для этого цифровой сигнал от системного блока компьютера сначала преобразуется в видеокарте в аналоговый сигнал, а затем снова в цифровой - уже в самом LCD-мониторе. Для преодоления этого неестественного положения уже созданы первые цифровые видеокарты.

Несомненным преимуществом LCD-мониторов по сравнению с CRT-мониторами является почти полное отсутствие вредного излучения, которому подвергается человек, работающий перед экраном электронно-лучевой трубки, а недостатком - пока еще намного большая цена, которая, однако, довольно быстро снижается по мере увеличения выпуска LCD-мониторов.

Стандарты безопасности, которым должны отвечать - это TCO или MPRII, разработанные в Швеции. При покупке монитора нужно обратить внимание на знаки этих стандартов в паспорте или на корпусе монитора.

Работа плазменного (PDP - Plasma Display Panels) монитора похожа на работу неоновой лампы. Он выполнен в виде плоской стеклянной трубки, заполненной инертным газом под низким давлением. Внутри трубки помещены два электрода. При подаче напряжения между ними зажигается электрический (так называемый тлеющий) разряд и возникает свечение. В плазменных экранах пространство между двумя стеклянными поверхностями заполняется, как и в неоновой лампе, инертным газом - аргоном или неоном. На стеклянную поверхность помещают маленькие прозрачные электроды, на которые подается высокочастотное напряжение: образуется целое поле миниатюрных точечных неоновых лампочек. Под действием напряжения в газовой области, прилегающей к электроду, возникает электрический разряд. Плазма этого разряда излучает свет в ультрафиолетовом диапазоне спектра, а он, в свою очередь, вызывает свечение частиц люминофора в видимом человеком части спектра. То есть каждый пиксель на экране работает подобно лампе дневного света.

 

Плазменный экран

Преимуществами плазменных экранов являются высокая яркость, контрастность и очень большой угол обзора - до 180 градусов. У них отсутствует дрожание картинки, так как она выводится не по строчкам, а прямо в цифровом виде. Размер плазменных экранов достигает 100 см при толщине всего 8,5 - 9 см, то есть его как картину можно поставить на стол или повесить на стену. Плазменные экраны (мониторы и телевизоры), также как и жидкокристаллические, являются полностью цифровыми приборами.

 

Плазменная панель - картина на стене

Американская компания E Ink разрабатывает очень тонкий черно-белый дисплей - так называемую электронную «бумагу» толщиной менее 0,3 миллиметров. Его можно гнуть и скручивать, но до определенных пределов. Сложить его пополам, неудается - изображение при этом пропадает.

 

Роль чернил играют крохотные капсулы, заполненные красителем. Они покрывают всю поверхность дисплея. Каждая капсула выделяет белый краситель, когда на нее подается отрицательное напряжение, и черный когда положительное. На основе этой технологии японская корпорация Toppan Printing создала электронную бумагу на сегодняшний день разрешением. Прототип дисплея имеет разрешающую способность в 400 пикселей на дюйм. Он представляет собой массив микрокапсул. распределенных по поверхности тонкопленочной транзисторной матрицы (TFT). Каждая гранула содержит частицы краски двух цветов черного и белого, управляемые электрическим током. Изображение формируется путем подачи управляющего напряжения на отдельные пикселы матрицы. При этом черный пигмент, содержащийся в микрокапсуле, либо притягивается к нижней части гранулы, либо всплывает на поверхность. Дисплеи на базе «электронных чернил E Ink обладают низким энергопотреблением и высокой контрастностью.

Технология E Ink уже используется в электронной книге LIBRIe корпорации Sony. Правда, в этом устройстве разрешение дисплея составляет всего 170 точек на дюйм, но этого вполне достаточно для комфортного чтения текстов. Прототип компании Toppan Printing имеет разрешение 320 х 240 точек при диагонали "экрана" в один дюйм (чуть больше 2,5 см). Предполагается, что "электронная бумага" найдет широкое применение в различных портативных устройствах и даже в пластиковых картах.

Группа голландских ученых из лаборатории Philips Research также создала новый тип "электронной бумаги", которая в ближайшем будущем может позволить читателям обычных книг или газет просматривать на страницах видеофайлы и целые фильмы.

Суть изобретения состоит в покрытии мягкого пластикового листа, толщина которого не превышает толщину бумаги, рядами микроскопических капсул, которые под воздействием тока могут за одну сотую секунды изменять свой цвет и в совокупности своей служить монитором.

Сами капсулы поделены на несколько отделений, в которых содержится вода, покрытая тонким слоем масла трех основных цветов. Под капсулой установлен электрод. При подаче сигнала на то или иное отделение, масляная пленка сдвигается, открывая белый фон. Быстрая смена цвета и фона создает различные комбинации цвета, которые воспринимаются человеческим глазом также, как и смешение цветов в электронно-лучевой трубке или жидкокристалическом экране.

Исследователи утверждают, что яркость и четкость изображения на таком экране будет превосходить все современные аналоги. Самой главной проблемой остается создание эффективного устройства управления "электронной бумагой". Массовое производство первых образцов этих устройств начнется через три-четыре года. Предполагается, что сначала они будут монохромными. А теперь об устройствах отображения текстовой и графической информации на бумаге. Еще в начале XVIII века для замены рукописного письма была изобретена пишущая машина. В 1873 году американцы Шоулс и Глидден сконструировали первую пишущую машинку, которую начала выпускать фабрика "Ремингтон".

 

Пишущая машинка Шоулса и Глиддена

С 1908 года фабрики перешли на выпуск машинок с видимым письмом. Все эти машинки были механическими – оттиск на бумаге в них получался за счет силы удара пальцем по клавише. В 30-х годах XX века появились пишущие машинки с электрическим приводом. Вместо удара они требуют лишь легкого надавливания на клавиши. Долгие годы пишущие машинки были единственным средством изготовления оригинальных печатных текстов и их копирования.

После изобретения компьютеров пишущие машинки были практически вытеснены принтерами - электромеханическими устройствами вывода информации на бумагу. Существуют принтеры монохромные (черно-белые) и цветные, ударного (impact) и безударного (non-impact) действия. Последовательные принтеры печатают на бумаге символ за символом, строчные — сразу всю строку, а страничные - целую страницу. В зависимости от технологии печати различают матричные, струйные, лазерные, светодиодные, сублимационные принтеры, принтеры на твердых красителях.

В 1970-1980-х годах самыми распространенными были матричные принтеры - наиболее простые и дешевые. Они печатают с помощью набора миниатюрных игл, которые ударяют по красящей ленте. В этом они похожи на обыкновенную пишущую машинку, и, подобно ей, позволяют печатать под копирку. Они являются монохромными - т.е. способны печатать только черно-белое изображение. Последовательные ударные матричные печатающие устройства (impact dot matrix) снабжены печатающей головкой с одним или двумя вертикальными рядами игл. Головка движется вдоль печатаемой строки, и в нужный момент иголки ударяют по бумаге через красящую ленту, формируя последовательно символ за символом. Для матричных принтеров можно использовать и форматную, и рулонную бумагу. Головка принтера оснащается 9, 18 или 24 иголками. Существуют модели принтеров с широкой (формата А3) и с узкой (формата А4) кареткой.

Матричные принтеры ударного действия дают невысокое качество печати, невысокую производительность и сильно шумят при работе. В последние годы они практически вытеснены более совершенными принтерами безударного действия, обеспечивающими монохромную и цветную печать высокого качества.

Более совершенные струйные принтеры относятся к устройствам безударного действия. Они печатают, разбрызгивая на бумагу микроскопические капельки специальных чернил, выбрасываемых на бумагу через сопла печатающей головки. Перед разбрызгиванием этим микрокапелькам дается электрический заряд, а после разбрызгивания они направляются в нужные точки бумаги с помощью электростатического поля. Количество сопел у разных моделей струйных принтеров - от 12 до 256, а максимальная разрешающая способность массовых моделей - 1440 точек на дюйм. В отличие от матричных, струйные принтеры обеспечивают лучшее качество печати и работают с гораздо меньшим шумом.

 

Струйный принтер

В лазерных принтерах, подобно ксероксу, используется электрографический принцип: изображение переносится на бумагу с барабана, к которому с помощью электростатического потенциала притягиваются частички краски (тонера). В отличие от копировального аппарата, в лазерном принтере печатающий барабан электризуется с помощью полупроводникового лазера по командам компьютера. В состав лазерного принтера входят: фотопроводящий цилиндр (печатающий барабан), полупроводниковый лазер и прецизионная оптико-механическая система, которая перемещает лазерный луч.

 

Лазерный принтер

Лазерные принтеры обеспечивают наилучшее, близкое к типографскому, качество печати монохромной и цветной печати. Они обеспечивают самую высокую среди принтеров скорость печати и не требуют специальной бумаги.

В светодиодных принтерах (Light Emitting Diode, LED) вместо полупроводникового лазера используют "гребенку" мельчайших светодиодов. Для них не требуется сложная оптическая система вращающихся зеркал и линз, поэтому светодиодный принтер дешевле, чем лазерный.

Сублимационные (dye sublimation) принтеры применяются для получения цветных изображений сверхвысокого качества. В них красящие ленты нагреваются до температуры около 400 градусов, при этом краситель испаряется и переносится на специальную бумагу. В принтерах на твердых красителях (solid ink) бруски краски каждого из 4-х цветов, похожие на мыло или цветной воск, заправляются в принтер отдельно. В процессе разогрева в течение 10-15 мин. эти краски-чернила частично расплавляются и подготавливаются к работе. Принтеры позволяют получить одну или несколько копий текста, но для печати целых тиражей их не применяют - тут нужны печатные машины.

| HDD (Жесткий диск) | Восстановление данных | Полезные программы | История компьютера | Компьютер | Интернет | Статьи | Фото и видео | ЧАВО | Видео | | | | | | | | | | | | | | | Главная |