Принцип открытой архитектуры

Открытая архитектура компьютера означает:

§ компьютер можно собирать из отдельных узлов и деталей, разработанных и изготовленных независимыми фирмами-изготовителями, достаточно легко заменяя одно устройство на другое аналогичное,

§ компьютер легко расширяется и модернизируется за счёт наличия свободных слотов на материнской плате, в которые пользователь может вставлять разнообразные устройства, удовлетворяющие заданному стандарту, и тем самым устанавливать конфигурацию своей машины в соответствии со своими личными предпочтениями.

Принцип открытой архитектуры был положен в основу конструирования компьютеров фирмой IBM, что принесло ей большой успех в конкурентной борьбе. Следует учитывать, что разъемы, слоты, порты за время развития компьютерной техники сменили несколько стандартов, основные устройства становились все более мощными и энергоемкими. По этой причине собирать компьютер рекомендуется из деталей одного поколения выпуска и примерно одного класса по качеству.

Периферийные устройства

Устройства ввода

Устройства ввода (внешние) — периферийные устройства, предназначенные для ввода информации и управляющих воздействий пользователя на компьютер.

К наиболее распространенным устройствам ввода можно отнести следующие:

§ клавиатуры,

§ манипуляторы (мышь, трекбол, тачпад, джойстик),

§ сканеры,

§ дигитайзеры,

§ сенсорные экраны.

Клавиатура

Клавиатура — является основным устройством ввода информации в ПК и управления его работой.

Клавиатура преобразует механическое воздействие пользователя при нажатии ее клавиш в электрические импульсы, которые по проводу, соединяющую ее с системным блоком передаются для обработки основным устройствам компьютера. В настоящее время существуют также беспроводные клавиатуры, которые передают сигналы с помощью инфракрасного излучения или радиоволн. Ранее клавиатуры имели прямоугольную форму, а клавиши располагались рядами в одной плоскости.

В настоящее время цвет, форма, пространственная конфигурация клавиатур довольно разнообразны, иногда даже причудливы, что определяется как дизайнерскими решениями, так и поиском наиболее удобной формы.

Современная клавиатура содержит 102 — 104 клавиши и небольшой блок индикаторов, расположенный в правом верхнем углу и отображающий текущие режимы работы. Клавиши клавиатуры можно логически разделить на четыре группы:

§ клавиши пишущей машинки,

§ функциональные клавиши,

§ клавиши дополнительной цифровой клавиатуры,

§ служебные клавиши.

Клавиши первой группы составляют основную часть клавиатуры компьютера, на них нанесены буквы английского и русского алфавитов. Все символы, набираемые пользователем на этой части клавиатуры, немедленно отображаются на мониторе в текущей позиции курсора.

Двенадцать функциональных клавиш занимают верхний ряд клавиатуры и предназначены для передачи команд пользователя, управляющее воздействие при нажатии конкретной функциональной клавиши определяется работающей в данный момент программой.

Клавиши дополнительной цифровой клавиатуры находятся в правой части в виде отдельного блока, имитирующего калькулятор и предназначенного для ввода в ПК больших массивов цифровых данных или управления курсором. Режимы работы цифрового блока переключаются клавишей NumLock.

Служебные клавиши располагаются по краям печатной машинки, а также составляют три блока между печатной машинкой и калькулятором. Они предназначены для разнообразных управляющих и вспомогательных воздействий, в отличие от функциональных клавиш, служебные, как правило, имеют одно и то же предназначение независимо от работающей в данный момент программы.

Манипуляторы

Манипулятор мышь — устройство ввода в компьютер, предназначенное для ввода управляющих воздействий пользователя.

Манипулятор мышь приобрел большое значение в управлении компьютером после появления графических интерфейсов в программном обеспечении, в частности, графического интерфейса операционной системы Windows в виде Рабочего стола, окон, различных меню.

Мышь имеет вид небольшой коробочки, соединенной с системным блоком проводом, посредством инфракрасных лучей или радиоволн. Перемещение мыши пользователем по столу преобразуется в соответствующее перемещение курсора мыши по экрану. Действие современных мышей основано на оптическом принципе. Из нижней части корпуса манипулятора светодиодом или лазером посылаются световые сигналы и регистрируются их отражения от поверхности, например, стола. Время прохождения, прямого и отраженного сигналов меняется в зависимости от мельчайших шероховатостей поверхности, тем самым фиксируется движение мыши по столу. Затем происходит преобразование полученной информации о движении мыши в электрические сигналы, которые передаются в системный блок и отображаются движением курсора по экрану монитора. Мышь имеет две клавиши – левую и правую. Левая обычно используется для выбора объектов графического интерфейса и их активации, правая – для вызова контекстного меню объекта, на который указывает курсор мыши. Для некоторых объектов предусмотрено воздействие при перемещении мыши с нажатой клавишей, а также воздействие двукратным щелчком клавиши в отличие от обычного — однократного. В современных манипуляторах мышь кроме клавиш есть небольшое колесико, при вращении которого происходит соответствующее перемещение «прокрутка» по экрану какого—либо большого объекта, например, многостраничного текста.

Кроме мыши в семействе манипуляторов известны еще три представителя:

§ трекбол,

§ тачпад,

§ джойстик.

Трекбол представляет собой перевернутую шариковую мышь, вращение шарика производится пальцами пользователя. Используется, когда нет плоской поверхности для перемещения обычной мыши.

Тачпад — встроенный в ноутбук или нетбук манипулятор, представляет собой небольшой прямоугольник с сенсорным покрытием, управляемый касанием пальцев.

Джойстик представляет собой рычаг на шарнире, отклонение которого от вертикального положения приводит к передвижению курсора в соответствующем направлении по экрану монитора. Применяется для обучающих программ-симуляторов, а также в компьютерных играх.

Сканер

Сканер — устройство для ввода в компьютер информации с бумажного носителя в виде графического изображения.

Сканер освещает оригинал, а светочувствительный датчик сканера с определенной частотой производит замеры отраженного оригиналом света. В процессе сканирования устройство выполняет преобразование интенсивности отраженного света в электрический сигнал, который передается в ПК для дальнейшей обработки. Чтобы ни было изображено на оригинале – текст, таблица, график, картинка — в компьютер сканер отправляет набор точек, т.е. изображение. Если оригинал содержал текст, а пользователя интересует восстановление из сканированной картинки этого текста как набора языковых символов, то необходимо использовать специальное программное обеспечение. В настоящее время проблема распознавания печатных текстов из сканированных изображений успешно решена. Наиболее часто для этого используется программа FineReader.

Сканеры по конструкции и принципу действия можно разделить на два вида: ручные и планшетные.

Ручной сканер проводят или прокатывают как валик по поверхности документа рукой. К достоинствам ручных сканеров можно отнести их дешевизну и мобильность, а к недостаткам — низкое качество полученных изображений и малую скорость работы. Типичное применение ручных сканеров — чтение штрих-кодов в магазинах.

Планшетный сканер представляет собой аппарат с откидывающейся крышкой, внутри которого под плоским прозрачным стеклом расположен механизм сканирования. Документ кладется на стекло сканируемой поверхностью вниз. Двигатель сканера перемещает сверху вниз полоску светочувствительных элементов и снимает по точкам изображение строку за строкой. Чем больше светочувствительных элементов у сканера, тем больше точек он может снять с каждой горизонтальной полосы изображения, этим определяется главная характеристика качества сканера — разрешающая способность.

Оптическое разрешение (разрешающая способность) — количество точек, которое способен распознать сканер на одном дюйме одной сканируемой полосы документа.

Единица измерения оптического разрешения — dpi, это количество точек на дюйм. Для современных планшетных сканеров считается нормой уровень разрешения не менее 600 dpi. Сканеры могут быть различных размеров, черно-белые и цветные. В обычной офисной практике используются черно-белые сканеры, рассчитанные на работу с документами формата А4.

Дигитайзер

Графический планшет(дигитайзер) — устройство для создания пользователем и ввода в компьютер графических изображений с помощью светового пера.

Графический планшет имеет чувствительную рабочую поверхность, на которой рисуют специальным пером. Перо подключается к планшету при помощи гибкого шнура, инфракрасных лучей или радиоволн. Электронный блок дигитайзера обнаруживает касание пером рабочей поверхности и вычисляет координаты касания, которые запоминаются в памяти ПК и из которых формируется изображение. Дигитайзер удобен для ввода в компьютер чертежей, планов, карт.

Сенсорный экран

Сенсорный экран — устройство, предназначенное одновременно для вывода информации в виде изображения и для ввода пользователем управляющей информации в компьютер.

Сенсорный экран — это, по сути, дигитайзер, у которого световое перо заменено пальцем человека или специальной палочкой — стилусом.

Сенсорная панель из прозрачного стекла размещается поверх обычного экрана, она имеет электрический заряд или через нее периодически проходят электрические импульсы. Прикосновение к сенсорному экрану вызывает изменение в напряжении электрического поля или проходящем сигнале, в результате компьютер определяет координаты касания, сопоставляет с изображенном на экране объектом и выполняет соответствующую команду.

Сенсорные экраны совмещают в себе три традиционных устройства: монитор, клавиатуру и мышь. Такие экраны применяются в банкоматах, уличных автоматах для оплаты различных услуг, для предоставления справочной информации в общественных местах. Сенсорными экранами оснащаются карманные бесклавиатурные компьютеры — планшеты и смартфоны. Манипуляторы современных ноутбуков — тачпады также построены на сенсорах.

Устройства вывода

Устройства вывода (внешние) — периферийные устройства, предназначенные для визуального контроля пользователем работы компьютера и вывода результатов.

Как правило, сеанс работы пользователя с компьютером проходит в интерактивном режиме, пользователь дает команды компьютеру, следит за их выполнением и дает новые команды. Для отображения в режиме реального времени процессов, происходящих в компьютере и действий самого пользователя, используются мониторы. Вывод готовых результатов работы на бумагу осуществляется с помощью принтеров и плоттеров.

Монитор

Монитор (дисплей) — устройство вывода визуальной информации о работе компьютера.

Изображение формируется платой видеоадаптера, находящейся в системном блоке, в виде электрических импульсов, монитор лишь преобразует эти сигналы в видимую на экране картинку.

Основными характеристиками мониторов, определяющих их качество, являются:

§ размер экрана (измеряется по диагонали в дюймах) и его форма (квадратный или прямоугольный),

§ разрешение — количество точек в строке и столбце изображения (чем выше, тем лучше изображение),

§ частота кадровой развертки (чем выше, тем лучше изображение),

§ угол обзора (возможность увидеть изображение, если линия взгляда пользователя не перпендикулярна поверхности экрана.

По принципу действия современные мониторы делятся на следующие виды:

§ электронно-лучевые (устарели),

§ жидкокристаллические,

§ плазменные.

Электронно-лучевые мониторы не будем рассматривать, т.к. они устарели и практически не используются.

Жидкокристаллические мониторы являются в настоящее время самыми распространенными.

Жидкие кристаллы — это особое состояние некоторых органических веществ, в котором они обладают текучестью и свойством образовывать пространственные структуры, подобные кристаллическим. Жидкие кристаллы могут изменять свою структуру и светооптические свойства под действием электрического напряжения.

Одним из вариантов органических кристаллов, использующихся жидкокристаллических мониторах является вещество холестерилбензоат.

В дальней от пользователя части монитора размещается мощная неоновая лампа или матрица светодиодов, которые освещают экран изнутри. Экран жидкокристаллического монитора представляет собой две стеклянные пластины, между которыми помещена тонкая пленка из жидких кристаллов.

Экран разделен на независимые ячейки, каждая из которых содержит так называемую пиксельную триаду — три точки трёх основных цветов — красного, зелёного и синего. Эти цвета называют основными, потому что их сочетаниями в различных пропорциях можно представить любой цвет спектра. К каждой ячейке подводятся электрические сигналы от видеокарты, которые заданным образом меняют ориентацию кристаллов в пространстве. В результате преломления света в жидких кристаллах красная, зеленая и синяя компонента ячейки освещаются с заданной интенсивностью. Вместе они дают светящуюся точку экрана — пиксель нужного оттенка, смешанного из трех основных цветов в заданной пропорции. Из всего набора таких пикселей, расположенных на экране в виде горизонтальных строк и вертикальных столбцов складывается изображение.

Плазменные мониторы покрыты люминофором, который светится под воздействием плазменного разряда. Ячейки плазменного дисплея заполнены инертным газом (ксенон или неон), к ним подводится высокое напряжение, которое вызывает плазменный разряд в газе. В результате возникает флуоресцентное свечение покрывающего ячейку люминофора, причем цвет зависит от величины поданного напряжения. Таким образом, возникает пиксель — светящаяся точка экрана.

Типичные характеристики современных мониторов для офисной работы:

§ диагональ — 19 — 29 дюймов,

§ максимальное разрешение — от 1280х1024 до 3840х2160 пикселей,

§ частота кадровой развертки — 75 — 90 Гц.

Электронно-лучевые мониторы, ранее доминировавшие, уступили свои позиции на рынке потребления более современным моделям. У жидкокристаллических мониторов есть один недостаток — ограничение угла обзора, однако это обстоятельство не мешает пользователю, сидящему непосредственно перед экраном. Плазменные панели, несмотря на высокое качество изображения, используются пока реже по причине высокой стоимости.

Принтер

Принтер — устройство вывода из компьютера информации в виде печатных копий текста или графики.

Принтеры бывают трех основных видов:

§ матричные,

§ струйные,

§ лазерные.

Матричные принтеры формируют изображения символов с помощью отдельных маленьких точек. Печатающая головка матричного принтера (матрица) содержит 9, 18 или 24 печатающих иголочек, сформированных в виде вертикальной колонки.

Иголочки матрицы в соответствии с поданным компьютером управляющим сигналом выдвигаются и ударяют по красящей ленте, прижимая ее к бумаге в заданных точках. Из этих окрашенных точек создается изображение на бумаге, расположенной за лентой.

Струйные принтеры генерируют символы в виде последовательности чернильных точек.

Печатающая головка принтера имеет крошечные отверстия — сопла, через которые на страницу выбрызгиваются быстросохнущие чернила. Струйные принтеры создают цвета, комбинируя чернила четырех основных цветов, включая черный.

Для некоторых разновидностей струйных принтеров сменные емкости с чернилами, именуемые картриджами, комплектуются встроенной печатающей головкой. В других моделях печатающая матрица является деталью принтера, а сменные картриджи содержат только краситель.

Технология нанесения краски на бумагу основывается на том, что чернила резко нагревают, и они, расширяясь, вылетают наружу из сопел в заданных местах и в заданной цветовой пропорции. В результате смешения струек основных цветов на бумаге образуются точки нужного оттенка, из которых формируется текст или картинка. В настоящее время величина капли в струйных принтерах не превышает одной десятой толщины человеческого волоса.

Лазерные принтеры получают, как и все другие, информацию от компьютера в виде электрических импульсов, которые управляют работой лазера.

Внутри лазерного принтера находится вращающийся барабан со светочувствительным покрытием, на который лазерным лучом наводится электрический заряд, соответствующий выводимому отпечатку. Этот заряд на засвеченных участках поверхности барабана притягивает к себе тонер — специальный порошок (черный, или цветной в зависимости от типа принтера). Между барабаном и картриджем с порошком помещают лист бумаги, таким образом, притянутый наэлектризованным барабаном тонер оказывается на бумаге в заданных местах.

Чтобы картинка не осыпалась, лист проходит через печку — специальный нагреватель, который запекает тонер на бумаге, оставляя стойкое высококачественное изображение.

Матричные принтеры дешевы, стоимость красящей ленты несравнимо ниже стоимости картриджей для струйных и лазерных принтеров. Недостатками матричных принтеров являются их шумная работа, низкая скорость и невысокое качество печати. Отсутствует также возможность формирования многоцветных изображений. В силу указанных причин сфера применения матричных принтеров ограничена, они используются там, где на первый план выходит их дешевизна, например, в сберкассах, пунктах приема коммунальных платежей и подобных местах.

Струйные принтеры недороги, довольно быстро печатают, создают качественное изображение на бумаге. Цветной струйный принтер на порядок отличается по цене от цветного лазерного принтера, при этом способен воспроизводить в хорошем качестве многоцветную картинку. Однако, струйные принтеры по сравнению с лазерными имеют два недостатка:

§ если не печатать на струйном принтере регулярно, то чернила в головке засыхают и забивают сопла,

§ картриджи с чернилами стоят довольно дорого, а менять их приходится гораздо чаще, чем для лазерных.

Стоимость лазерных принтеров для черно-белой печати в последнее время опустилась до вполне приемлемых значений, высокая скорость, отличное качество, долговечность картриджей делают их наиболее привлекательными для пользователей. К недостаткам лазерных принтеров можно отнести то, что во время долгой печати появляется неприятный запах от запекаемого тонера и выделяются вредный газ озон.

Таким образом, матричные принтеры используют там, где их стоимость и стоимость расходных материалов имеют первоочередное значение. Струйные принтеры используются в основном для печати цветных изображений. Для печати текстов целесообразно использовать лазерные принтеры.

Плоттер

Плоттер (графопостроитель) — устройство, которое выводит информацию из компьютера в виде графиков, рисунков или диаграмм.

Плоттеры вычерчивают картинки с помощью специального пера, управляемого компьютером. Они используются для получения сложных конструкторских чертежей, архитектурных планов, географических и метеорологических карт, деловых схем.

Плоттеры делятся на черно-белые для изготовления чертежей и цветные для рисования карт и др. многоцветных изображений. Сфера применения плоттеров ограничена, в обычной офисной практике не используются.