Устройства ввода/вывода и их подключение к компьютеру

К современным устройствам ввода-вывода, помимо базовых (клавиатура, мышь, монитор), обеспечивающих минимально необходимые функции ПК, можно отнести различные манипуляторы (трэкбол, тачпад/трекпад, всетовое перо, игровые манипуляторы — джойстикии т.п.), сенсорные экраны, а также перефирийные устройства: принтер, сканер, плоттер, дигитайзер, модем, звуковую карту и др.

Клавиатура является основным устройством для ввода в компьютер информации и команд управления. Клавиатура стационарного компьютера, как правило, представляет собой самостоятельный конструктивный блок. У переносных компьютеров клавиатура входит в корпус и число клавиш на ней значительно меньше, чем у стационарных.

Кроме основного набора клавиш (от 104 до 109), клавиатура может иметь дополнительные кнопки (для работы в Интернет и для управления мультимедийными устройствами). Существуют также клавиатуры с различными дополнительными устройствами ввода, например, с сенсорным указателем, с устройством для считывания штрихового кода (применяются для компьютеров, используемых в качестве кассовых аппаратов) и др.

Стоит также отметить, что выпускаются клавиатуры с изменениями в форме: как бы «разломанные» надвое, изогнутые, снабженные подставками для кистей рук и т.д.

Современные клавиатуры выпускаются как с проводом (PS/2 или USB-интерфейс), так и беспроводные. Беспроводные клавиатуры состоят из собственно клавиатуры и приемопередатчика, использующего высокочастотные радиоволны. Есть также передатчики, использующие инфракрасное излучение, но они не получили большого распространения.

Мышь относится к специальным устройствам для управления курсором и подачи некоторых команд, называемым манипулятор.

Мышь характеризуется следующими основными параметрами:

количеством кнопок (две, три, две кнопки и скроллер (колесико) и т.д.);

конструкцией (оптико-механические, оптические);

способом подключения к компьютеру (к порту PS/2, к USB или беспроводные мыши).

Мониторы предназначены для вывода (отображения) информации и бывают двух основных типов: с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ, CRT) и жидкокристаллические (ЖК/ЖКД, LCD). В качестве монитора также могут быть использованы плоские плазменные панели PDP (Plasma Display Panel).

В большинстве случаев монитор — самостоятельный блок (за исключением портативных компьютеров). Цветные мониторы реализованы RGB (Red-Green-Blue) — моделью, т.е. используются три цвета (красный-зеленый-синий) различной интенсивности (0—255) и их смешивание в различных пропорциях дает все гамму цветов. Минимальная яркость (0) дает черный цвет, а максимальная (255) — белый.

Мониторы характеризуются:

размером по диагонали в дюймах;

разрешающей способностью;

размером зерна люминофора (чем меньше размер зерна, тем более четкое изображение);

частотой развертки (для ЭЛТ должно быть минимум 85 Гц);

наличием дополнительных мультимедийных возможностей;

соответствием стандартам эргономичности и безопасности;

возможностями настройки и коррекции изображения;

наличием дополнительных входов и выходов;

и др.

Помимо вышеперечисленных, ЖК-мониторы также характеризуются: пропорциями экрана, углом обзора, временем отклика, типом матрицы, возможностью работать в панорамном режиме, интерфейсом подключения и др.

Трекбол (TrackBall) — указательное устройство ввода информации об относительном перемещении для компьютера. Аналогично мыши по принципу действия и по функциям. Трекбол функционально представляет собой перевернутую мышь. Шар находится сверху или сбоку, и пользователь может вращать его ладонью или пальцами, при этом не перемещая корпус устройства. Несмотря на внешние различия, трекбол и мышь конструктивно похожи — при движении шар приводит во вращение пару валиков или, в более современном варианте, его сканируют оптические датчики перемещения (как в оптической мыши).

Трекболы отличаются размещением шарика: на некоторых моделях он управляется большим пальцем руки, на других же расположен по центру или правее центра и управляется указательным, средним и безымянным пальцами. На большинстве моделей шарик достигает 4-6 см в диаметре, однако существуют и модели с шариком около 1 см в диаметре. Почти на всех моделях кроме шара и кнопок присутствует также колесо прокрутки.

Тачпад (TouchPad) представляет собой чувствительную контактную площадку, движение пальца по которой вызывает перемещение курсора.

Тачпад поддерживает индустриальный стандарт «мышь» плюс собственные, специфические, расширенные протоколы, т.е. подключив к компьютеру тачпад, ее сразу можно использовать как обычную «мышку», без инсталляции ее собственного драйвера. При инсталляции драйвера тачпад представляет дополнительные возможности.

В подавляющем большинстве современных ноутбуков применяется именно это указательное устройство, обладающее самой высокой надежностью из-за отсутствия движущихся частей.

Тачпады являются устройствами с довольно низким разрешением. Это позволяет использовать их в повседневной работе за компьютером (офисные приложения, веб-браузеры, логические игры), однако делает очень сложной работу в графических редакторах и практически невозможной игру в 3D-шутерах и стратегиях.

Дальнейшим развитием тачпад является TouchWriter — панель тачпад с повышенной чувствительностью, одинаково хорошо работающая как с пальцем, так и со специальной ручкой. Эту панель также можно использовать для создания графических изображений.

Световое перо (стило) — один из инструментов ввода графических данных в компьютер, разновидность манипуляторов. Внешне имеет вид шариковой ручки или карандаша, соединённого проводом с одним из портов ввода-вывода компьютера. Обычно на световом пере имеется одна или несколько кнопок, которые могут нажиматься рукой, удерживающей перо. Ввод данных с помощью светового пера заключается в прикосновениях или проведении линий пером по поверхности экрана ЭЛТ-монитора (невозможно использовать с обычными ЖК-мониторами).

В наконечнике пера устанавливается фотоэлемент, который регистрирует изменение яркости экрана в точке, с которой соприкасается перо, за счёт чего соответствующее программное обеспечение вычисляет позицию, «указываемую» пером на экране и может, в зависимости от необходимости, интерпретировать её тем или иным образом, обычно как указание на отображаемый на экране объект или как команду рисования. Кнопки используются аналогично кнопкам манипулятора типа «Мышь» — для выполнения дополнительных операций и включения дополнительных режимов.

Также световое перо может быть элементом дигитайзера (графического планшета). В этом случае пером пишут или рисуют не по экрану монитора, а по поверхности планшета.

Сенсорный экран — устройство ввода-вывода информации, представляющее собой экран, реагирующий на прикосновения к нему.

Сенсорные экраны используются в платёжных терминалах, информационных киосках, оборудовании для автоматизации торговли, карманных компьютерах, операторских панелях в промышленности.

Принтер — устройство, предназначенные для вывода информации из компьютера. Существует большое число разнообразных моделей принтеров, различающихся принципом действия, интерфейсом, производительностью, функциональными возможностями.

Основными типами принтеров являются матричные (игольчатые), струйные и лазерные.

Матричные принтеры в качестве основного узла они имеют печатающую головку, представляющую собой обойму, несущую тонкие металлические стержни (иглы), которые размещены перпендикулярно бумаге. Печатающая головка движется вдоль печатаемой строки, а иглы в нужный момент ударяют по бумаге через красящую ленту, что обеспечивает изображение символов. Формат матричных принтеров обычно А4 или А3.

Матричные отличаются нетребовательностью к бумаге, позволяют получать несколько копий (печать через копирку), а также могут печатать на рулонной бумаге. Практически все принтеры оборудованы устройством подачи бумаги. У большинства принтеров имеется возможность точного позиционирования вручную печатающей головки, что позволяет производить печать в опеределенное место, например — на печатном бланке.

К недостаткам этих принтеров следует отнести низкую скорость печати, высокий уровень шума и недостаточное качество печати, а также невозможность цветной печати.

Струйные принтеры формируют изображение микрокаплями специальных чернил, выбрасываемых на бумагу через миниатюрные сопла. Этот способ печати обеспечивает более высокое качество печати по сравнению с матричными, а также реализовать цветную печать, которая формируется наложением друг на друга нескольких цветов. Обычный цветной струйный принтер имеет четыре основных цвета: Cyan (голубой-синий), Magenta (пурпурный-красный), Yellow (желтый) и Black (черный). Такую цветовую модель называют CMYK (Cyan-Magenta-Yellow-blaK). В так называемых «фото-принтерах» применяется большее количество цветов, что позволяет повысить качество цветопередачи.

Струйные принтеры могут работать с нестандартными форматами бумаги (например, с конвертами), а также печатать на пленке, ткани и т.п.

Большинство струйных принтеров имеют формат А4, хотя есть и большего размера. Выпускаются также широкоформатные принтеры (как цветные, так и черно-белые), предназначенные для печати плакатов, чертежей, графиков и т.п.

Струйные принтеры практически бесшумны. Однако есть у них и недостатки: невысокая скорость печати, требовательность к качеству бумаги и др.

Лазерные принтеры являются ближайшими родственниками ксерокса, в нем используется тот же самый принцип печати, который позволяет достичь высокого качества печати. Они также отличаются высокой скоростью печати и низкой себестоимостью отпечатка (по сравнению со струйными принтерами).

Формат бумаги у лазерных принтеров обычно А4 или А3, имеется также возможность печати на пленках или иных материалах, отличных от бумаги. Встречаются также модели, способные печатать на рулонной бумаге, а также модели с устройством для двусторонней печати.

Для лазерного принтера важной характеристикой является объем встроенной памяти (буфера печати), поскольку он сначала формирует изображение целиком, а только потом начинает его печатать, причем черно-белые принтеры должны иметь больший объем памяти чем цветные.

При выборе принтера обычно обращают внимание на следующие характеристики:

разрешающую способность (для качественной печати у струйного принтера должно быть разрешение не менее 600 dpi (точек на дюйм), у лазерного — не менее 1200 dpi);

качество и скорость печати;

возможность цветной;

формат бумаги, способ подачи бумаги и наличие автоподатчика;

стоимость печати и расходных материалов (стоимость и ресурсы красящих элементов);

объем встроенной памяти (для лазерных принтеров);

совместимость с имеющимися программами и установленные шрифты;

способ подключения к компьютеру (большинство современных принтеров подключаются через USB-порт, также выпускаются принтеры, подключаемые к стандартному параллельному (LPT) порту или одновременно с возможностью подключения через оба порта);

и др.

Сканер является устройством, которое позволяет оцифровывать (считывать и вводить в компьютер) машинописные тексты, изображения фотографий, рисунков, монет, печатных плат и иных плоских объектов.

Сканеры можно классифицировать по следующим признакам:

способу использования (ручные, планшетные, листопротяжные/роликовые, планетарные/проекционные, барабанные, слайд-сканеры, сканеры штрих-кода);

оптическому разрешению (может колебаться от 300 до нескольких тысяч dpi);

методу сканирования (однопроходный, двухпроходный);

способу формирования изображения (прибором с зарядовой связью (ПЗС), фотоэлектронным умножителем (ФЭУ), контактным датчиком);

глубине цвета (количеству оттенков, которые сканер способен распознать: 24, 30, 36, 48 бит);

скорости обработки (скорость сканирования одной линии в миллисекундах);

способу подключения к компьютеру (подключаемые к параллельному (LPT) порту, USB-сканеры, сканеры с SCSI-интерфейсом);

и т.д.

Если сканер черно-белый, то речь идет о том, сколько градаций серого может различить фотоэлемент сканера. Для ввода цветного изображения нужен цветной сканер. На качество сканирования, особенно цветного, сильно влияет цветовая чувствительность сканирующего элемента. Чем больше его цветовой диапазон, тем плавней получаются цветовые переходы и тем естественней выглядит полученное изображение. Хорошие цветные сканеры способны давать изображение практически фотографического качества.

Плоттер (графопостроитель) предназначен для вывода графической информации на бумажный носитель большого формата (например, А2, А1 и более).

Плоттеры бывают векторные (вычерчивающие изображения с помощью пера, фломастера или карандаша) и растровые (термографические, электростатические, струйные и лазерные).

Конструктивно плоттеры подразделяются на планшетные и барабанные.

Основные характеристиками плоттеров являются следующие: скорость вычерчивания; возможность цветного изображения и передача полутонов; разрешающая способность и четкость изображения.

Существуют режущие плоттеры (каттеры), осуществляющие вывод на допустимый технологический материал с применением специального режущего инструмента.

Дигитайзер (графический планшет) является аппаратным средством для создания чертежей и рисунков. Первоначально он использовался для профессиональных графических работ в САПР, но затем с его помощью стали рисовать и произвольные объекты.

В комплект дигитайзера входят: планшет, круговой курсор (удобен для ввода чертежей) и световое (компьютерное) перо, иногда прилагается прозрачная накладка для оцифровки оригинала вручную.

Графические планшеты можно разделить на несколько типов.

К первому типу относятся модели для ввода произвольной графической информации. К ним прилагается перо, в отдельных моделях — специальная мышь. Помимо самых необходимых функций и свойств модели оснащаются дополнительными кнопками, программным обеспечением и аксессуарами.

Второй тип — это различные «планшетообразные» конструкции, например, мини-планшеты или TouchWriter — панель тачпад с повышенной чувствительностью, которую можно использовать для создания графических изображений.

Третий тип — это устройства, рожденные в результате «скрещивания» планшетов с мониторами — планшеты-мониторы — устройства, которые фактически интегрируются в само тело ПК. Иногда их зовут интерактивными перьевыми дисплеями. Это высококлассные, имеющие достаточно широкие возможности и комфортабельные в использовании устройства решили основной недостаток дигитайзеров, когда, работая на планшете, пользователь видит результат в другом месте (на экране). В них соединяются все преимущества компьютера с его широкими возможностями по обработке изображений с процессом работы электронным пером.

Планшеты-мониторы имеют подставку, посредством которой могут принимать как вертикальное (свойственное мониторам), так и горизонтальное (свойственное планшетам) положение, а также любой угол, находящийся в диапазоне от 90 до 180 градусов.

Планшеты характеризуются типом, размером рабочей площади (в дюймах), разрешением (линии на дюйм), чуствительностью к нажатию и т.д. Также важны характеристики пера. У планшетов-мониторов присутствуют также и характеристики ЖК-мониторов (яркость, контрастность, угол обзова, время отклика и т.д.).

Большинство графических планшетов подключается к USB-порту.

Модем — это устройство сопряжения компьютера и обычной телефонной линии. Компьютер вырабатывает дискретные электрические сигналы (последовательности двоичных 0 и 1), а по телефонным линиям информация передается в аналоговой форме, поэтому модемы выполняют цифро-аналоговое и обратное преобразование. При передаче информации модемы налагают цифровые сигналы компьютера на непрерывно несущую частоту телефонной линии (модулируют ее), а при получении извлекают (демодулируют) информацию и передают ее в цифровой форме в компьютер.

Модем представляет собой устройство, которое имеет цифровой интерфейс связи с компьютером и аналоговый интерфейс для связи с телефонной линией — разъем для телефонного кабеля. Некоторые модемы, кроме передачи и получения сигнала, имеют дополнительные функции, например автоматический набор номера, ответ и повторный набор и т.д. Современный модем может работать автоответчиком, определителем номера и др. Если модем конструктивно сопряжен с телефаксом (так называемый факс-модем), то он может автоматически пересылать подготовленные на компьютере документы на факс и принимать факсы. Сложные модемы имеют достаточно мощный процессор (иногда несколько), постоянную и оперативную память, аналоговую часть, ответственную за сопряжение модема с телефонной сетью — устройство набора номера, усилитель, цифро-аналоговый и аналого-цифровой преобразователи и контролер, который всем этим управляет.

По конструктивному исполнению модемы бывают внутренними (PCI–интерфейс) и внешними. У внешних модемов бывает два интерфейса: «старый», последовательный (коммуникационный COM-порт) и новый — USB-порт, который предоставляет возможность обойтись без блока питания, так как все необходимое питание поступает прямо по шине USB.

Звуковые карты — это устройства для ввода/вывода и обработки звукового сигнала.

Любая звуковая карта имеет дело с двумя основными форматами компьютерного звука: цифровым (WAV-формат) и синтезированным (MIDI). Следовательно, в ее конструкции есть два основных элемента, отвечающих за работу с этими видами: цифро-аналоговый и аналого-цифровой преобразователь и синтезатор. Также на плате располагаются и другие элементы: микросхема, иногда модуль спецэффектов и т.д.

На звуковой карте могут находиться следующие разъемы:

1. Внешние:

Игровой или MIDI-порт, предназначенный для подключения джойстика, MIDI-клавиатуры или чего-либо иного, работающего через MIDI-интерфейс, например синтезатора.

Линейный и микрофонный входы.

Линейный выход для подключения активных колонок или усилителя.

Аудио-выход, который обычно используется только для подключения небольших наушников.

Цифровой вход и цифровой выход для подключения внешних цифровых устройств.

2. Внутренние:

Внутренний вход (обычно используется для подключения CD-ROM).

Внутренний выход.

Цифровой вход (обычно используется для цифрового подключения CD/DVD).

Дополнительные разъемы для внутреннего подключения таких устройств, как модем, плата видеомонтажа, TV-тюнер и др.

Современные звуковые платы характеризуются: видом и количеством разъемов, количеством поддерживаемых колонок; максимальной разрядностью, частотой записи и воспроизведения звука; поддержкой стандартов объемного звучания и др.

Большинство звуковых карт имеют PCI–интерфейс.