Устройства ввода и вывода данных

Периферийные (внешние) устройства компьютера обеспечивают взаимодействие машины с окружающей средой: пользователями, объектами управления и другими ЭВМ.

Устройства ввода:

1) клавиатура – устройство ввода числовой и текстовой информации;

2) мышь – устройство ввода графической информации или работы с графическим интерфейсом программ (джойстик, трекбол, тачпад для портативных компьютеров);

3) сканер – устройство ввода графической информации;

4) микрофон – устройство ввода звуковой информации;

5) графический планшет – устройство для ввода графической информации.

Устройства вывода:

1) монитор – устройство отображения числовой, текстовой, графической и видеоинформации;

2) принтер – устройство вывода информации на бумагу;

3) плоттер (графопостроитель) – устройство вывода на бумагу сложных чертежей, рисунков и схем большого формата;

4) акустические колонки, наушники – устройство вывода звуковой информации.

Рассмотрим более подробно назначение и характеристики основных вышеперечисленных устройств.

Монитор (дисплей) – устройство визуального представления данных. Это не единственное возможное, но главное устройство вывода. Различают мониторы на электронно-лучевых трубках и жидкокристаллические. Основными потребительскими параметрами монитора являются: размер монитора и размер точки экрана, максимальная частота регенерации изображения.

Размер монитора измеряется между противоположными углами трубки кинескопа по диагонали. Единица измерения – дюймы. Стандартные размеры: 14^//; 15^//; 17^//; 19^//; 20^//; 21^//. В настоящее время наиболее универсальными являются мониторы размером 15 и 17 дюймов, а для операций с графикой желанны мониторы размером 19-21^//.

Частота регенерации, или частота кадров изображения, показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображения, (поэтому ее также называют частотой кадров). Этот параметр зависит не только от монитора, но и от свойств и настроек, хотя предельные возможности определяет все-таки монитор.

Частоту регенерации изображения измеряют в герцах (Гц). Чем она выше, тем четче и устойчивее изображение, тем меньше утомление глаз, тем больше времени можно работать с компьютером непрерывно. При частоте регенерации порядка 60 Гц мелкое мерцание изображения заметно невооруженным глазом. Сегодня такое значение считается недопустимым. Минимальным считают значение 75 Гц, нормативным – 85 Гц, комфортным – 100 Гц и более.

Среди фирм, выпускающих мониторы (офисные), наибольшим предпочтением пользуются LG, Samsung, Sony, IIYAMA, ViewSonis, Asus, Nec, BenQ, Misybishi.

Качество изображения, которое пользователь видит на экране монитора, во многом зависит не только от самого монитора, но и от контролера, который управляет работой монитора. Такой контролер называется видеоконтроллер (видеоадаптер, видеокарта). Это электронная плата, которая обрабатывает видеоданные (текс и графику) и управляет работой монитора.

Клавиатура – клавишное устройство ввода в персональный компьютер алфавитно-цифровых (знаковых) данных и команд управления. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший интерфейс пользователя. Клавиатура имеет свой порт на задней панели системного блока. Данная микросхема находится на основной плате компьютера внутри системного блока.

Стандартная клавиатура имеет более 100 клавиш, функционально распределенных по нескольким группам:

1. Алфавитно-цифровые клавиши.
2. Функциональные клавиши.
3. Управляющие клавиши.
4. Клавиши управления курсором.
5. Цифровые клавиши.

На рисунке 4 представлен один из вариантов алфавитно-цифровой клавиатуры (алфавитно-цифровые клавиши изображены белым цветом, управляющие – серым). Алфавитно-цифровые клавиши, очень похожие на клавиши обычной пишущей машинки, расположены в центре клавиатуры. На них нанесены цифры, специальные символы («!», «:», «*» и т.д.), буквы русского алфавита, латинские буквы. В нижней части клавиатуры находится большая клавиша без символов – Пробел.

 

Для разных языков существуют различные схемы закрепления символов национальных алфавитов за конкретными алфавитно-цифровыми клавишами. Такие схемы называются раскладками клавиатуры. Переключения между различными раскладками выполняются программным образом – это одна из функций операционной системы. Например, в системе Windows для этой цели могут использоваться следующие комбинации: левая клавиша ALT+SHIFT или CTRL+SHIFT. При работе с другой операционной системой способ переключения можно установить по справочной системе той программы, которая выполняет переключение.

Назначение управляющих клавиш, которые не собраны в одну группу, а размещены так, чтобы их удобно было набирать, представлено в таблице 2.

Таблица 2 – Назначение управляющих клавиш

 

 

Функциональные клавиши F1 – F12, размещенные в верхней части клавиатуры, запрограммированы на выполнение определенных действий (функций). Их назначение определяется текущей прикладной программой. Например, F1 – это вызов помощи (справки). Клавиша F _n предназначена для вызова дополнительных функций.

Цифровая клавиатура расположена в правой части клавиатуры компьютера. Если горит индикатор Num Loсk (в переводе – фиксация цифр), то каждая клавиша печатает цифру, изображенную на ней, а также знаки арифметических операций (/, *, -, +). Если индикатор Num Lock выключен, то работает режим управления курсором.

Принтер – печатающее устройство для регистрации информации на твердый, как правило, бумажный носитель.

Существует огромное количество наименований принтеров, но основных видов принтеров три: матричные (игольчатые), лазерные и струйные.

Матричные принтеры. Их печатающая головка содержит некоторое количество «иголок», которые под воздействием управляющих сигналов наносят удар по красящей ленте, благодаря чему на бумаге остается отпечаток символа. Каждый символ, печатаемый на таком принтере, образуется из набора 9 или 24 игл, сформированных в виде вертикальной колонки. Выводят на бумагу текст и графику в черно-белом изображении. Недостатками этих недорогих принтеров являются их шумная работа и невысокое качество печати.

Струйные принтеры. Печатное устройство этого принтера представляет собой емкость со специальными чернилами, которые через крошечные сопла под большим давлением выбрызгиваются на бумагу. Диаметр полученной таким образом точки на бумаге в десятки раз меньше, чем диаметр точки от матричного принтера, что обеспечивает значительно лучшее качество печати. Цветные струйные принтеры, кроме черного картриджа, дополнительно имеют картридж с чернилами ярко-голубого, пурпурного и желтого цветов. Основные характеристики:

Лазерные принтеры. Основным печатающим устройством лазерного принтера, так же, как ксерокса, является валик-«барабан», имеющий светочувствительное покрытие, изменяющее свои электрические свойства в зависимости от освещенности. Принцип работы лазерного принтера заключается в следующем. Компьютер формирует в своей памяти «образ» страницы текста и передает его принтеру. Информация о странице проецируется с помощью лазерного луча на вращающийся барабан. После чего на барабан, находящийся под электрическим напряжением, наносится красящий порошок – тонер, частицы которого налипают на засвеченные участки поверхности барабана. Принтер с помощью специального горячего валика протягивает бумагу под барабаном; тонер переносится на бумагу и «вплавляется» в нее, оставляя стойкое высококачественное изображение. Из-за сложности технологии цветной лазерной печати цветные лазерные принтеры стоят значительно дороже черно-белых.

Ведущими производителями принтеров являются такие компании, как Epson, Hewlett-Packard, Canon, Xeroxe, Lexmark, Samsung.

Манипуляторы (мышь, трекбол и др.) – специальные устройства ввода и управления, облегчающие взаимодействие пользователя и ПЭВМ.

Сканеры используются для ввода в ПЭВМ текстовой или графической информации. Они создают оцифрованное (переводят аналоговое изображение в цифровое) изображение документа и помещают его в память компьютера.

Существует два основных типа сканеров: ручной и настольный. Однако встречаются и комбинированные модели. С ручными сканерами сталкивался почти каждый. Например, сканеры штрих-кодов, используемые в супермаркетах. Но существуют модели и для домашнего применения.

Графические планшеты предназначены для ручного ввода в компьютер графической информации. Они, в свою очередь, подразделяются на так называемые дигитайзеры («оцифровщики») и собственно планшеты. Дигитайзеры ориентированы на ввод чертежно-графической информации и оснащаются узкоспециальным прецизионным графическим манипулятором.

Все внешние устройства, а точнее их порты ввода-вывода, через соответствующие унифицированные разъемы (стыки) подключаются к шине единообразно: непосредственно или через контроллеры (адаптеры) этих устройств – электронные схемы, предназначенные для управления работой периферийных устройств.

Подключение мыши осуществляется с помощью последовательных портов (COM1, COM2), которые передают электрические импульсы последовательно друг за другом.

Принтер подключается к параллельному порту (LPT), который обеспечивает более высокую скорость передачи информации, так как передает одновременно 8 электрических импульсов.

Для подключения сканеров и цифровых камер обычно используется порт USB, который обеспечивает высокоскоростное подключение периферийных устройств к компьютеру.

Клавиатура подключается обычно с помощью порта PS/2.

Управление системной шиной осуществляется микропроцессором либо непосредственно, либо, что чаще, через дополнительную микросхему – контроллер системной шины, формирующий основные сигналы управления.