Периферийные устройства

Внешние устройства ПК подключаются к его интерфейсам и выполняют вспомогательные операции. По назначению их можно разделить на:

Устройства ввода

Устройства ввода графической информации: сканеры, графические планшеты (дигитайзеры) и цифровые фотокамеры. С помощью сканеров можно вводить и знаковую информацию. Исходный материал вводится в графическом виде, после чего обрабатывается специальными программными средствами (программами распознавания образов, например FineReader) и сохраняется в виде текстового или графического файла. В зависимости от способа сканирования объекта, его допустимого размера, качества оптической системы, организации перемещения считывающего устройства относительного оригинала, сканеры разделяются на планшетные, барабанные и ручные.

Планшетные сканеры – наиболее распространенный вид сканеров, поскольку обеспечивает достаточное быстродействие, хорошее качество, низкую стоимость.

Ручные сканеры – сканирование выполняется перемещение сканера с постоянной скорость вручную. Его достоинством является небольшая цена и мобильность.

Барабанные сканеры – применяются в полиграфии, имеют высокое разрешение - порядка 10 тысяч точек на дюйм. Исходный объект располагается на поверхности прозрачного барабана, и через входную щель втягивается барабаном в транспортный тракт и пропускается мимо неподвижного считывающего устройства. Барабанные сканеры не дают возможности сканировать книги, переплетенные брошюры.

Принцип действия сканера. Основным элементом сканера является CCD– матрица (ChargeCoupledDevice), называемая прибором с зарядовой связью (ПЗС) и представляющая собой матрицу, которая реагирует на свет при воздействии внешнего напряжения. От характеристик матрицы зависит качество распознавания изображения: простые матрицы распознают только наличие или отсутствие цвета, более сложные – оттенки серого цвета, матрицы высокого качества распознают все цвета.

Существует два способа сканирования: перемещение листа относительно неподвижной ПЗС-матрицы или перемещение светочувствительного элемента при неподвижном листе. Сканируемый объект освещается ксеноновой лампой или набором светодиодов, отраженный луч с помощью системы зеркал или линз проецируется на матрицу. Под действием света и внешнего напряжения матрица генерирует аналоговый сигнал, который изменяется при перемещении листа относительно нее и изменении интенсивности отображения разных элементарных фрагментов. Сигнал подается на аналого-цифровой преобразователь, где он оцифровывается, т.е. представляется в виде набора нулей и единиц и передается в память компьютера, рис. 24 иллюстрирует принцип сканирования.

Рис. 24 Принцип сканирования объекта

Дигитайзер (аналого-цифровой преобразователь) – устройство поточечного координатного ввода графических изображений. Используется в системах автоматического проектирования, компьютерной графики и анимации. Позволяет достаточно точно вводить сложные изображения – чертежи, карты. Конструктивно представляет собой планшет, содержащий рабочую плоскость, на которой нанесена координатная сетка, панель управления и специальное световое перо. Дигитайзер подключается к ПК через порт.

Устройства ввода команд. Специальные манипуляторы: трекболы, пенмаусы, инфракрасные мыши.

Трекболы в отличие от мыши устанавливаются стационарно, и шарик приводится в движение ладонью руки.

Пенмаус представляет собой аналог шариковой ручки, на конце которой вместо пишущего узла установлен узел, регистрирующий величину перемещения.

Инфракрасная мышь отличается от обычной наличием устройства беспроводной связи с системным блоком.

2. Устройства выводаданных

Принтер. Используются для получения «твердой» копии информации. Принтер формирует изображение построчно. Бумага или другой носитель последовательно протягивается под печатающими головками, которые отображают условную строку изображения.

Основной параметр принтера – разрешение (плотность точек на единицу поверхности). Чем меньше размер точки, тем выше плотность точек и четче изображение. Плотность точек измеряется в dpi (dots per inch – число точек на квадратный дюйм изображения). Чем выше значение показателя dpi у принтера, тем выше качество печати.

Современные принтеры подключаются к системному блоку через параллельный порт или шину USB.

Различают по принципу действия несколько видов принтеров: матричные, струйные, лазерные, термические и специальные.

В матричных принтерах имеется печатающая головка, которая перемещается вдоль бумаги. В головке находятся тонкие стержни, которые приводятся в действие электромагнитом. Выброс той или иной комбинации стержней ударяет по красящей ленте, которая отпечатывает на бумаге изображение определенного набора точек. Существуют 9-, 18-, 24- точечные матричные принтеры.

В настоящее время матричные принтеры используются тольков специальных целях (печать чеков в кассовых аппаратах, банкоматах и т. д.). У матричных принтеров размер точек изображения значительно больше, чем у струйных и лазерных. Поэтому существенно хуже качество печати.

В струйных принтерах изображение формируется за счет выброса микроскопических чернил через сопла головки принтера. Почти все современные струйные принтеры поддерживают функцию цветной печати. Цветные струйные принтеры формируют точку изображения, выплескивая несколько капель базовых цветов в одну точку.

В лазерных принтерах изображение формируется лазерным лучом на светочувствительном барабане внутри принтера. Там, где луч засвечивает поверхность барабана, возникает электрический заряд, который притягивает пылинки сухой краски – тонера. Когда барабан прикасается к бумаге, тонер расплавляется и оставляет на бумаге оттиск точки. Изображение формируется множеством точек. Достоинства лазерных принтеров являются: быстрая печать текстов и изображений, состоящих из элементов, отображаемых оттенками серого цвета; четкая качественная печать даже на обычной бумаге.

Термические принтеры - цветные принтеры высокого класса — применяются для получения цветного изображения с качеством, близким к фотографическому. Их применение весьма ограничено.

В термических принтерах используют три технологии цветной термопечати:

· струйный переносрасплавленного красителя (термопластичная печать);

· контактный переносрасплавленного красителя (термовосковая печать);

· термопереноскрасителя (сублимационная печать).

Термопластичная печать,или технологияPhast Change Ink-Jet, основана на получении изображения нанесением на бумагу капель расплавленного воскообразного красителя. Для этого восковые стерженьки для каждого первичного цвета красителя постепенно расплавляются при температуре 90 °С специальным нагревательным элементом. Расплавленные красители попадают в отдельные резервуары, откуда подаются насосом в пьезоэлектрическую печатающую головку. Капли воскообразного красителя мгновенно застывают на бумаге, обеспечивая хорошее сцепление. Термопластичная печать исключает просачивание и растекание красителей, что позволяет получить высокое качество изображения, невысокую стоимость одной копии даже при двухсторонней печати. Однако скорость печати невысока.

Термовосковая печать, или технология Termal Wax Transfer, реализуется в принтерах с термопереносом. Принцип действия такого принтера в том, что термопластичное красящее вещество, представляющее собой краситель, растворенный в воске, наносится на тонкую лавсановую пленку толщиной 5 мкм. Пленка перемещается лентопротяжным механизмом, конструкция которого аналогична конструкции лентопротяжного механизма матричного принтера. На бумагу краситель переносится в том месте, где нагревательными элементами (аналогами сопел в струйных принтерах и игл в матричных) обеспечивается температура 70 — 80 °С. Для получения цветного изображения применяется метод CMYK, т.е. выполняются четыре прохода: по одному проходу для нанесения каждого первичного цвета и один — для черного цвета. В связи с этим скорость цветной печати принтеров с термопереносом 1...2 страницы в минуту. Стоимость выведенной на печать страницы с изображением выше, чем у струйных принтеров, поскольку используется специальная бумага. Преимуществом принтеров с термопереносом является получение высококачественных цветных изображений с воспроизведением до 16,7 млн. цветов как на бумаге, так и на пленке.

Сублимационная печатьоснована на сублимации, т.е. на переходе вещества из твердого состояния в газообразное, минуя жидкую фазу. Технология сублимационной печати достаточно близка к технологии термопереноса. Принципиальным отличием является нагрев элементов печатающей головки до температуры 400⁰С. Красящее вещество сублимирует с подложки и осаждается на бумаге или ином носителе. Комбинацией цветов красителей по методу CMYK достигается цветовая палитра фотографического качества. Широкое применение термических принтеров с сублимационной технологией ограничивается высокой стоимостью каждой копии изображения.К числу самых известных производителей сублимационных принтеров относят Mitsubishi, Toshiba, Sony.

Графопостроитель (плоттер).Специальная машина, позволяющая вычерчивать сложные графические изображения (чертежи, графики, схемы, диаграммы). Бывают планшетные и рулонные. В планшетных устройствах бумага закрепляется на большом планшете и рисующее перо перемещается вверх–внизи вправо–влево. В рулонных устройствах перо перемешается только вправо –влево, а лист протягивается вдоль линии пера. Применяется в системах автоматического проектирования, картографии.

3. Устройства хранения данных

Стриммеры(накопители на магнитной ленте с последовательным доступом к данным) используются для резервного архивирования информации. По своему принципу действия стример похож на обычный магнитофон.

Их отличает сравнительно низкая цена, надежность и стабильность работы. Емкость магнитных кассет для стриммеров составляет до 900 Гбайт.

К недостаткам относят малую производительность (она связана с тем, что магнитная лента – это устройство последовательного доступа) и большие размеры.

Raid-массив(англ.redundantarrayofindependentdisks—избыточныймассивнезависимыхдисков)—массивиз нескольких дисков (запоминающих устройств), управляемыхконтроллером, связанных между собой скоростными каналами передачи данных и воспринимаемых внешней системой как единое целое.В зависимости от типа используемого массива может обеспечивать различные степени отказоустойчивости и быстродействия. Служит для повышения надёжности хранения данных и/или для повышения скорости чтения/записи.

Какую из двух функций выполняет Raid-массив – ускорение работы или повышение безопасности данных, зависит от выбора текущей конфигурации рейда. Разные типы этих конфигураций как раз и отмечаются разными номерами, – 1, 2, 3, 4 и пр, – и выполняют разные функции.

RAID 0(striping– «чередование»)– дисковый массив из двух или более жестких дисков без резервирования. Информация разбивается на блоки данных (Ai) фиксированной длины и записывается на оба/несколько дисков одновременно. Достоинства: За счёт этого существенно повышается производительность (от количества дисков зависит кратность увеличения производительности). Недостатки: Надёжность RAID 0 заведомо ниже надёжности любого из дисков в отдельности и падает с увеличением количества входящих в RAID 0 дисков, т. к. отказ любого из дисков приводит к неработоспособности всего массива.

RAID 1 (mirroring — «зеркалирование») — массив из двух дисков, являющихся полными копиями друг друга. Достоинства: Обеспечивает приемлемую скорость записи и выигрыш по скорости чтения при распараллеливании запросов. Имеет высокую надёжность - работает до тех пор, пока функционирует хотя бы один диск в массиве. Вероятность выхода из строя сразу двух дисков равнапроизведению вероятностейотказа каждого диска, т.е. значительно ниже вероятности выхода из строя отдельного диска. На практике при выходе из строя одного из дисков следует срочно принимать меры - вновь восстанавливать избыточность. Для этого с любым уровнем RAID (кроме нулевого) рекомендуют использовать диски горячего резерва.

Недостатки: Недостаток RAID 1 в том, что по цене двух жестких дисков пользователь фактически получает лишь один.

Внешние жесткие диски–это обычный винчестер, установленный в специальный защитный корпус. Большинство современных внешних дисков выполнены в форм-факторах 2,5 или 3,5 дюйма. Первые максимально компактны и всегда будут под рукой. Внешние жесткие диски на 3,5 дюйма весят 1,5 кг и нуждаются в питании от сети 220 В.

Стандартные объемы для внешних жестких дисков форм-фактора 2,5 дюйма – 250, 320, 500 Гб. Емкость моделей форм фактора 3,5 дюйма исчисляется уже терабайтами.

Флэш-память. Флэш-память представляет собой энергонезависимую перезаписываемую полупроводниковую память. Такая память не требует напряжения для хранения данных, напряжение требуется только для выполнения записи и чтения данных. Название флэш-памяти было дано компанией Toshiba как характеристика скорости стирания микросхемы («inaflash»- в мгновение ока). Она обладают привлекательными для потребителя качествами:

1. Не имеет движущихся частей, как жесткие диски или оптические диски, и построена на основе интегральных микросхем.

2. Может сохранять информацию при отсутствии питания.

3. Запись информации, т.е. программирование флэш-памяти осуществляется побитно или побайтно. Информация хранится до выполнения операции удаления.

4. Неприхотливость к внешним условиям, что позволяет не обращать внимание на низкие температуры при переносе.

5. Компактные размеры, позволяющие размещать накопители даже в брелках.

6. Легкость подключения (надо просто вставить устройство в USB-разъем безо всякого выключения ПК и перезагрузки).

7. Отсутствие механических частей и, соответственно, высокая надежность.

8. Информация на флэш-памяти может храниться очень длительное время (более 20 лет).

9. Основное ее преимущество по сравнению с жестким диском заключается в значительно меньшем потреблении энергии, примерно в 10-20 раз.

Устройства USBFlashDrive представляет собой флэш-карту CompactFlash, которая заключена в корпус и оснащена контроллером и интерфейсом. Объем флэш-карты составляет 512 Гб.

4. Устройства обмена данными – модем (предназначено для обмена информацией между удаленными компьютерами по каналам связи).Сам термин модем происходит от двух слов – модуляция и демодуляция. Модем преобразует данные из цифрового формата в аналоговый и обратно для передачи их по телефонным линиям.

Различают внутренние и внешние модемы. Внутренние модемы выполняются в виде дочерней платы и устанавливаются в PCI – разъем на системной плате, а внешние подключаются к последовательному порту ПК или шинеUSB.