Устройства ввода/вывода данных

Монитор

Монитор на электроннолучевой трубке

Жидкокристаллический монитор

Монитор (дисплей) – устройство визуального представления данных. Это не единственно возможное, но главное устройство вывода. Различают мониторы на электронно-лучевых трубках и жидкокристаллические. Его основными потребительскими параметрами являются: размер мониьора 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 желательны мониторы размером 19–21 дюйм. Выделяют три принципиально различающихся разновидности мониторов – на базе электронно-лучевой трубки (CRT), газоразрядные и жидкокристаллические (TFT). Два последних вида благодаря своей конструкции не выделяют излучения, в отличие от моделей с электронно-лучевой трубкой.

Размер точки экрана или шаг маски (0,25—0,27) – изображение на экране состоит из точек, размер которых колеблется от 0,24 до 0,27 мм. Чем меньше размер точки экрана, тем четче и точнее полученное изображение;

Частота регенерации, или частота кадров, изображения показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение (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, ViewSonic, Asus, Nec, BenQ, Mitsubishi.

Видеоадаптер

Качество изображения, которое пользователь видит на экране монитора, во многом зависит не только от самого монитора, но и от контроллера, который управляет работой монитора. Такой контроллер называется видеоконтроллер (видеоадаптер, видеокарта). Это электронная плата, которая обрабатывает видеоданные (текст и графику) и управляет работой монитора. Основным компонентом видеокарты является память, где хранятся передаваемые процессором числа, характеризующие каждый пиксель монитора. Для видеоадаптеров на сегодняшний день применяется память только одного типа – DDR (динамическая оперативная память). Цифроаналоговые преобразователи преобразуют эти числа в аналоговые сигналы, необходимые для работы монитора. Для ускорения процесса обработки видеоданных и разгрузки при этом центрального процессора ЭВМ современные видеокарты имеют свой собственный видеопроцессор. Видеокарта может быть интегрирована в системную плату или подключаться к специальному разъему – AGP-порту – ускоренный графический порт. Обязательно присутствует на карте и разъем для подключения монитора. Видеокарта может содержать в себе TV-тюнер (устройство для приема телевизионного сигнала), видеовыходы для второго (и даже третьего) монитора, разъемы для подключения антенн.

К основным характеристикам видеоадаптера можно отнести следующие:

1. Чипсет – NVIDIA Riva TNT, NVIDIA GeForce, RADEON

2. Объем памяти – 16 – 512 Мбайт

3. Выход на телевизор – наличие TV-тюнера

4. Наличие видеоускорителя – возможность построения изображений без выполнения математических вычислений в основном процессоре компьютера, а чисто аппаратным путем – преобразованием данных в микросхемах видеоускорителя. Видеоускорители бывают двух типов – ускорение плоской (2D) и трехмерной графики (3D).

5. Возможность подключения второго монитора.

Достаточно широко представлены модели видеоадаптеров таких компаний, как NVidia, Asustek, Gigabyte и др.

Клавиатура

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^[1] 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 (рис. 3.6).

Рисунок 3.6. Зоны клавиатуры

Специальные клавиши имеют специфическое назначение.

На современных клавиатурах, предназначенных для работы в Windows, появились новые клавиши:

Клавиши управления питанием есть только на современных клавиатурах и используются не во всех операционных системах.

Цифровая клавиатура расположена в правой части клавиатуры компьютера. Если горит индикатор Num Lock, то каждая клавиша печатает цифру, изображенную на ней. В другом режиме это клавиши управления курсором. Клавиши /, *, – и + означают соответствующие арифметические символы.

Группа алфавитно-цифровых клавиш предназначена для ввода знаковой информации и команд, набираемых по буквам. Каждая клавиша может работать в нескольких режимах (регистрах) и, соответственно, может использоваться для ввода нескольких символов. Переключение между нижним регистром (для ввода строчных символов) и верхним регистром (для ввода прописных символов) выполняют удержанием клавиши SHIFT (нефиксированное переключение). При необходимости жестко переключить регистр используют клавишу CAPS LOCK (фиксированное переключение). Если клавиатура используется для ввода данных, абзац закрывают нажатием клавиши ENTER. При этом автоматически начинается ввод текста с новой строки. Если клавиатуру используют для ввода команд, клавишей ENTER завершают ввод команды и начинают ее исполнение.

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. Соответственно способ переключения зависит от того, в какой операционной системе работает компьютер. 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.

Принтеры

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. Основными параметрами, на которые следует обращать внимание при покупке, являются:

– максимальный формат листа бумаги – А3 – А4;

– количество игл (pin) в печатающей головке – 9 или 24;

– количество печатаемых знаков в минуту;

– интерфейс подключения – LPT или USB.

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:

– способность выводить на печать различную цветовую палитру – черно-белые или цветные изображения;

– разрешающая способность (dpi) – количество точек на один дюйм бумаги. Чем это значение выше, тем отчетливее получается изображение;

– количество печатаемых страниц в минуту;

– интерфейс подключения – LPT, USB или IEEE 1394.

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

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

Манипулятор мышь бывает трех видов: механическая, оптическая и оптическая беспроводная. Несмотря на большое разнообразие форм и размеров, мыши имеют единые принципы работы. При перемещении мыши по поверхности это перемещение преобразуется в последовательности импульсов, передаваемых в ПК. При нажатии кнопок мыши их код также передается в ПК, где специальная программа управления мышью (драйвер мыши) преобразует последовательности импульсов и коды нажатия кнопок в определенные действия. В зависимости от способа определения перемещения – механического, связанного с перемещением частей устройства, или оптического, основанного на фиксации перемещения с помощью оптических приборов, различают соответственно механические и оптические мыши. Принцип работы мыши заключается в следующем.

При перемещении мыши по поверхности расположенный в ее основании шарик начинает вращаться, приводя в движение расположенные внутри корпуса ролики. Эти ролики смонтированы относительно друг друга под углом 90° и, соприкасаясь с шариком, могут вращаться только по часовой или против часовой стрелки, преобразуя произвольное движение шарика в движение в двух взаимно-перпендикулярных направлениях (X и Y). При перемещении мыши строго горизонтально или строго вертикально приводится в движение только один из роликов, показывающий движение либо в направлении X, либо в направлении Y соответственно. Электронные схемы мыши преобразуют движения роликов в последовательности импульсов, передаваемые в ПЭВМ.

Оптическая мышь, в отличие от механической, не имеет никаких движущихся элементов, а для фиксации перемещения используются оптические приборы.

Трекбол по своему функциональному устройству аналогичен механической мыши с той лишь разницей, что вместо перемещения мыши для вращения шарика, пользователь вращает рукой сам шарик встроенный в верхнюю часть корпуса. В отличие от мыши, трекбол не требует свободного пространства около компьютера, его можно встроить в корпус машины.

Одним из широко распространенных манипуляторов, применяемых в компьютерных играх, является джойстик. Обычно это стержень-ручка, отклонение которой от вертикального положения приводит к передвижению курсора в соответствующем направлении по экрану монитора. В некоторых моделях в джойстик монтируется датчик давления. В этом случае, чем сильнее пользователь нажимает на ручку, тем быстрее движется курсор по экрану дисплея.

Сканеры

Для ввода в ПЭВМ текстовой или графической информации наиболее часто используется устройство, называемое сканером. Он создает оцифрованное (переводит аналоговое изображение в цифровое) изображение документа и помещает его в память компьютера.

В настоящем 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.

Для того чтобы ввести в компьютер документ при помощи ручного сканера, надо без резких движений провести сканирующей головкой по изображению. Равномерность перемещения сканера существенно сказывается на качестве. В ряде моделей для подтверждения нормального ввода встроен индикатор. Большинство современных ручных моделей автоматически «склеивает» части вводимого изображения.

Наиболее распространенный тип – настольные сканеры, существующие в трех видах: планшетные, рулонные и проекционные.

В рулонных сканерах считывающая головка неподвижна и относительно нее протягиваются отдельные листы или рулон сканируемого документа. Внешне это напоминает работу факсимильного аппарата.

В проекционных сканерах документ кладется на рабочую поверхность изображением вверх, где и находится перемещающийся блок сканирования. Основная особенность типа – возможность сканирования проекций трехмерных предметов.

Наиболее распространенные планшетные сканеры напоминают копировальные машины: открывается крышка, лист располагается на стеклянной пластине изображением вниз, крышка закрывается. Сканирующая головка перемещается относительно бумаги.

Принцип работы сканера относительно прост. Луч света (специальная лампа, расположенная в корпусе сканера) «пробегает» по сканируемой поверхности, при этом светочувствительными датчиками воспринимается яркость и цветность отраженного света и преобразуется в двоичный код. Введенную с помощью сканера и графическую, и текстовую информацию компьютер воспринимает как «картинку», поэтому для преобразования графического текста в обычный символьный формат используют программы оптического распознавания образов.

Качество сканера определяется качеством пяти основных параметров: разрешающая способность, разрядность, динамический диапазон, источник света и шум.

Наиболее популярны офисные сканеры таких фирм, как Epson, Hewlett-Packard, Canon, BenQ (Acer), Mustek и Genius.

Звуковая карта

Звуковая карта явилась одним из наиболее поздних усовершенствований персонального компьютера. Она подключается к одному из слотов материнской платы – PCI (может быть интегрировано в нее) – в виде дочерней карты и выполняет вычислительные операции, связанные с обработкой звука, речи, музыки. Звуковая карта может быть сразу интегрирована в системную плату. Звук воспроизводится через внешние звуковые колонки (наушники), подключаемые к выходу звуковой карты.

На типичной звуковой карте могут находиться следующие разъемы.

Внешние: MIDI-порт, линейный вход, микрофонный вход, линейный выход, аудиовыход, цифровой вход и выход.

MIDI-порт. Самый большой и заметный 15-контактный разъем. К нему подключаются такие устройства, как джойстик, MIDI-клавиатура или, например, синтезатор.

Линейный выход. Предназначен для подключения активных колонок или усилителя. Линейных выходов может быть несколько.

Аудиовыход. На него подается прошедший через маломощный усилитель сигнал. Этот усилитель не отличается высоким качеством, поэтому основным устройством для подключения к этому выходу являются, например, наушники.

Цифровой выход. Предназначен для подключения внешних цифровых устройств, например, цифрового ресивера. Встречается только на достаточно дорогих картах.

Внутренний вход. Обычно используется для подключения CD-ROM.

Графические планшеты

Для ручного ввода в компьютер графической информации предназначен отдельный класс устройств – графические планшеты. 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. Планшеты позволяют имитировать процесс художественного рисования и предлагают большой выбор графических элементов.

Разрешение планшета составляет 1000 точек на дюйм и более. Отсюда следует, что планшет даже небольшого формата А6 имеет рабочее поле 5000x3500 точек, что больше разрешающей способности любого современного монитора. Таким образом, планшета формата А6 вполне достаточно даже для профессиональных работ.

Рынок графических планшетов не слишком велик, и в этой сфере действует всего несколько компаний: Aiptek, Genius, Wacom. По результатам тестов лидирует продукция Wacom, более простые и дешевые продукты предлагают Aiptek и Genius.

Модемы

Устройство, предназначенное для обмена информацией между удаленными компьютерами по каналам связи, называется модем. Название данного устройства происходит от сочетания слов «МОдулятор» и «ДЕМодулятор». По отношению к процессору модемы бывают внешние и внутренние.

Внутренний модем

Внешний модем

Под каналами связи понимают физические линии (проводные, кабельные, радио и т. д.), способ их использования (коммутируемые или выделенные) и способ передачи данных. Все современные модемы оснащены функцией приема и передачи факсимильных сообщений (факсов). Кроме того, модемы могут быть сразу интегрированы в системные платы производителей.

К основным потребительским характеристикам можно отнести скорость передачи информации (бит в секунду) и интерфейс. В основном сейчас у все модемов максимальная скорость передачи информации – 56 Кбит/с (для коммутируемых соединений по телефонным линиям), но она не всегда достигает своего максимума, обычно несколько ниже. Интерфейс подключения к системной плате зависит от вида самого модема. Для внешних в основном последовательный порт COM1 (COM2) или USB, для внутренних – PCI.

Наиболее широко на рынке компьютерной техники представлены модемы фирм Acorp, D-Link, USR, Zyxel, Genius.

Сетевая карта

Сетевая карта (сетевой адаптер), как и модем, используется для передачи информации от одного компьютера к другому. Используются для построения локальных сетей. В отличии от модема, в качестве канала связи используется не телефонная линия, а специальные соединительные кабели. Сетевой адаптер устанавливается в слот, поддерживающий интерфейс PCI. Может быть сразу интегрирована в системную (материнскую) плату. Основным показателем производительности карты является скорость передачи информации. Современные сетевые карты передают данные со скоростью от 10 до 100 Мбит/с.