Устройства ввода
Клавиатура. За время, прошедшее с выпуска первого РС, фирма IBM разработала 3 типа клавиатур (рис. 2-1):
- 83-клавишная клавиатура РС ХТ;
- 84-клавишная клавиатура АТ;
- 101-клавишная улучшенная клавиатура.
Улучшенная 101-клавишная клавиатура была выпущена в 1986 году, она разработана в соответствии с международными правилами и требованиями и превратилась в стандарт.
Клавиатура может быть условно разделена на четыре области:
- область печати (алфавитно-цифровая клавиатура);
- дополнительная цифровая клавиатура;
- клавиши управлением курсором и экраном;
- функциональные клавиши.
В двух язычных вариантах клавиатура содержит 102 клавиши и раскладка в ней отличается от американской. Клавиатура состоит из набора переключателей, объединенных в матрицу. При нажатии на клавишу процессор, установленный в самой клавиатуре, определяет координаты нажатой клавиши в матрице. В клавиатуре установлен собственный буфер емкостью 16 байт, в который заносятся данные при слишком быстром нажатии клавиш.
Клавиатура сама представляет собой небольшой компьютер. Связь с системным блоком осуществляется через последовательную линию связи, данные по которой передаются «кадрами» по 11 бит, 8 из которых - данные, а остальные - синхронизирующие и управляющие. Эта связь - двунаправленная: клавиатура может, как передавать, так и принимать данные. «Кадр» данных содержит скан-код нажатой клавиши. Фирма IBM назначила каждой клавише уникальный номер и в соответствии с этими номерами для 102 клавишной клавиатуры убрана клавиша 29, расположенная над клавишей Enter, которая из-за этого стала занимать два ряда, и приняла форму угла, и добавлены клавиши 42 и 45. Так, что различить 101 - и 102 - клавишные клавиатуры легко по виду Enter.
При переходе от операционной системы MS-DOS к Windows95, для удобства работы с ней, выпустили клавиатуру, отмеченную логотипом Windows и снабженную дополнительными клавишами (с двух сторон между Ctrl и Alt и также с данным логотипом). С помощью них можно вызвать главное меню программ, а также дополнительной клавишей - меню для работы с выделенным фрагментом текста.
Мышь изобрел в 1964 году Дуглас Энглбарт в Стэндвордском исследовательском институте. Официально это устройство было названо “указателем XY-координат для дисплея”. Впервые мышь была использована в компьютере в 1973 году фирмой Xerox для графического интерфейса. В 1979 году эту идею заимствовала фирма Apple, применив ее в последствии в компьютере Lisa (1983 г.) и Macintosh (1984 г.). Дальнейшее широкое распространение мыши вызвано переходом на операционные оболочки, а затем операционные системы с графическим пользовательским интерфейсом (Windows, OS/2 и т. п.).
Не смотря на теперешнее разнообразие этих устройств, все они работают практически одинаково. Рука двигает маленькую коробочку. В ней - шарик, катающийся по поверхности стола. К шарику прижаты два взаимно перпендикулярных ролика, которые он вращает. Датчики поворота роликов передают сигналы в компьютер. Хвост из проводов, по которым идут сигналы, дал устройству прозвище «мышь». Впрочем, можно обойтись и без проводов (рис. 2-2). Нынешние радиопередатчики достаточно малы, чтобы спрятать их в мышку, и достаточно слабы, чтобы не мешать окружающим. Такая «бесхвостая» мышь в работе удобнее, но стоит дороже обычной.
В первых мышах датчики поворота были электромеханические. С роликом связан диск, скользящий по контактной щетке. На диске чередуются проводящие и изоляционные штрихи. И в электрической цепи возникают импульсы тока. Но контакты быстро изнашиваются, а еще быстрее загрязняются. Чтобы не терять импульсы, используют оптический датчик, состоящий из пары «светодиод - фотодиод», между которыми расположен зубчатый диск.
Оптика позволяет вообще отказаться от дисков и шарика. Под коробочку с фотоэлементами подкладывают пластину с перекрещенными линиями. При движении мыши каждая такая линия дает импульс. Однако разрешающая способность оптики ограничена нарисованными на подкладке линиями, да и саму подкладку надо всегда иметь вместе с мышью, поэтому оптические мыши пока не вытеснили обычные (роликовые).
Число импульсов на единицу пройденного мышкой пути зависит от ее конструкции. Но программа (драйвер), следящая за этими импульсами, может в зависимости от настройки какие-то из них пропускать. Так регулируется зависимость перемещений указателя от движений мыши. Сложные драйверы меняют чувствительность в зависимости от частоты импульсов. Благодаря этому можно коротким, но быстрым движением перебросить указатель через весь экран, а затем плавно привести его точно в нужное место.
Кнопки на мыши позволяют отмечать места, в которых оказывается ее указатель. В мышках фирмы Apple кнопка всего одна - программы построены так, что ее хватает. Мышки Microsoft (в соответствии с особенностями программ этой фирмы) двухкнопочные. Lagitech выпускает трехкнопочные мыши. Но средняя (третья) кнопка нужна очень редко, и в двухкнопочных вместо нее используют одновременное нажатие двух имеющихся.
Для перемещения мыши нужно место, хотя бы размером с обычную книгу. Причем гладкое (иначе указатель будет двигаться рывками), но не слишком (чтобы шарик не проскальзывал). Если на столе не хватает места для подкладки под мышь или стола нет вообще, как при работе Laptop или Noutbook, то мышку можно перевернуть и двигать ее шарик непосредственно пальцем. Можно перенести и кнопки на новый верх - получится Track Ball – «следящий шар». (Хотя, это название обычно не переводят). Трекбол не требует места. Большинство переносных компьютеров (ноутбуков) имеют трекбол, встроенный прямо в клавиатуру. Управлять трекболом (при должном навыке) можно гораздо точнее, чем мышью - если, конечно, шар достаточно велик. И надежность лучше: провода не перегибаются постоянно, поэтому не ломаются.
Вводить графическую информацию в компьютер можно вручную. Устройств оцифровки графики много, и они очень разнообразны. Одно из них так и называется Digitiser – «оцифровщик» (обычно это название не переводят).
Дигитайзер оборудован прицельным приспособлением (лупа с перекрестием), которое оператор наводит на интересующие его точки. Если нажать кнопку на прицеле, координаты точки фиксируются. Таким способом можно ввести в компьютер характерные точки чертежа, чтобы по ним восстановить линии. Зачастую это проще, чем сканировать весь чертеж и потом восстанавливать линию из множества точек.
Матричные устройства, например телевизор, синтезируют двумерное изображение из строк, а строки - из точек. Обратным преобразованием - разложением плоскости на линии, а линий на точки (разверткой, сканированием) для передачи по последовательным линиям связи - заняты телекамеры и сканеры. Телекамера использует электронную развертку. Обычный сканер, по крайней мере, в одном из направлений, развертывает изображение механически - перемещая либо бумагу (рулонный), либо светочувствительные элементы (планшетный). Перемещать можно и весь сканер по бумаге - как правило, вручную (рис. 2-3).
Такие сканеры намного меньше и дешевле обычных, но требуют хорошей тренировки оператора и сложных программ, компенсирующих неизбежные дрожания и перекосы. А в профессиональных издательских системах работают барабанные сканеры - лист с изображением крепится на массивном цилиндре, вращающемся перед фотоэлементами. Так меньше помех от неравномерности движения.
Планшетный сканер можно оборудовать устройством автоматической подачи листов. Это не только удобно, но и уменьшает перекос изображения (что особенно важно при вводе текстов).
Сканеры, в отличие от телекамер, сами подсвечивают рассматриваемую поверхность. Это гарантирует стабильное освещение и правильную цветопередачу или градации серого цвета черно-белого сканера.
Разрешающая способность современных «бытовых» сканеров 300 - 800 dpi, дорогих профессиональных - несколько тысяч. Существуют (входят в комплект большинства сканеров и иногда встраиваются в них на аппаратном уровне) программы интерполяции - расчета уровней яркости в промежуточных точках. Они позволяют формировать изображение, соответствующее разрешающей способности в 2 - 4 раза большей. Изготовители для рекламы указывают в первую очередь эту, программную, разрешающую способность, реальные возможности аппаратуры часто оказываются ниже.
Помимо ввода иллюстраций сканер можно использовать для чтения текстов. Программы оптического распознавания символов (Optical Character Recognition) пока слишком чувствительны и к разрешающей способности (причем далеко не всегда ее повышение улучшает распознавание), и к равномерности освещения. Достаточно не плохие результаты распознавания дает пакет FineReader, причем в версии 4.0 заложены возможности распознавания рукописного текста и структуры бланков, что позволяет, например, распознавать отсканированные первичные бухгалтерские документы, заполненные вручную.
Одни из лучших сканеров выпускает фирма HP. Сканеры (как и лазерные принтеры) этой фирмы стали фактически стандартом, и большинство программ изначально рассчитаны на использование именно их возможностей. Для правильного восприятия изображения зачастую нужна подстройка сканера (яркости подсветки, разрешающей способности...) программами, с ним работающими. Фирма HP ввела формат диалога TWAIN, достаточно общий для всех обозримых нужд пользователей. Все новые программы, работающие со сканерами, поддерживают этот формат. Поэтому покупать сканер, не понимающий TWAIN, не стоит.
Устройства вывода
При всей легкости вызова нужной информации на экран все же вывод информации на бумагу (получение твердой копии экрана) практически обязателен на автоматизированном рабочем месте. К тому же, бумага до сих пор воспринимается как единственный юридический документ.
Листы обычных конторских документов имеют формат А4, газетные - АЗ (например, «АиФ») или А2. С листами формата А4 работает любой принтер. Многие ударные принтеры рассчитаны на АЗ, в других технологиях использование этого формата обходится дороже, и он встречается реже.
Современные принтеры работают по матричному принципу, составляя буквы - и любые другие изображения - из множества отдельных точек (растра).
Разрешающая способность глаза на обычном расстоянии наилучшего чтения (20-25 см) составляет около 250 точек на дюйм (dot per inch - dpi). Если точки в матрице расположены теснее, изображение совершенно неотличимо от непрерывного. На практике минимально необходимой признается плотность 300 dpi - в расчете на близоруких, которые держат текст ближе к глазам и потому лучше различают мелкие детали
Значительно большей плотности требует печать полутоновых изображений (фотографий, репродукций и т.п.). Их точки должны иметь разную яркость, а обычная принтерная точка целиком либо белая, либо черная. Приходится каждую точку изображения заменять сеткой из хотя бы стольких точек, сколько уровней яркости требуется отображать. Из-за нелинейности человеческого зрения точек нужно на порядки больше, но это пока за пределами возможностей не только принтеров, но и полиграфии. Так что при полноценной (256 уровней) передаче яркости точка изображения заменяется квадратом из 16х16 принтерных точек (в полиграфии другой принцип замены - линиями разной плотности). И изображение плотностью 300 dpi (для полиграфии - линий на дюйм - lpi) требует принтера с 4800 dpi.
Еще большая плотность нужна цветным изображениям. Они печатаются несколькими разными основными цветами, наложенными друг на друга. Во избежание муара (повторяющегося перекрытия точек разных цветов) растры всех цветов поворачиваются друг относительно друга - это можно сделать чисто программными путями.
Первые матричные принтеры были ударными - оставляли на бумаге отпечаток ударов иголок по красящей ленте. С тех пор ударные принтеры чаще именуют просто – «матричными». Они разрабатываются уже более 20 лет и пока еще применяются достаточно широко. Ударный принтер очень дешев, имеет разрешение 120-360 dpi, позволяет печатать сразу несколько копий. Однако отпечатки иголок слишком велики для действительно высококачественной печати.
Печатающая головка широко распространенных принтеров содержит 9 иголок, установленных в виде вертикального ряда, поэтому за один проход печатающая головка может воспроизвести символы довольно мелкого шрифта, для печати более крупных шрифтов понадобятся несколько проходов, что резко снижает быстродействие. Для улучшения качества печати количество иголок увеличивали в некоторых принтерах до 24 с более близким расположением друг к другу, однако, это привело к значительному увеличению цены и сложности их эксплуатации. Поэтому они, в первую очередь, вытесняются струйными принтерами, которые по мере снижения их цены, скорей всего полностью вытеснят все матричные.
Струйные принтеры разбрызгивают на бумагу мелкие капельки чернил или специальной краски. Точки таких принтеров достаточно малы, чтобы сливаться для глаза в цельное изображение. Поэтому качество печати даже при 300 dpi несравнимо выше, чем у «ударных». А лучшие струйные принтеры обеспечивают до 720 dpi. Недостаток у них один общий: чернила смываются водой и расплываются на не подходящей бумаге.
Капли разбрызгивают разными способами. Самый распространенный способ - термический, когда чернила закипают на микро нагревателе при прохождении импульса электрического тока и выталкиваются образовавшимся паром через миниатюрное сопло. Так работают принтеры Canon и HP и др. Способ обеспечивает очень стабильное распыление - а значит, очень равномерную печать. Но нагреватель быстро покрывается нагаром, и при каждой заправке принтера печатающую головку приходится заменять.
В другом варианте пьезораспылитель стряхивает капли чернил с вибрирующей от электрических импульсов пластинки. Изнашиваться здесь нечему - и заправка принтера Stylus-800 фирмы Epson стоит дешевле. Но равномерность печати пока оставляет желать лучшего. Однако эта технология быстро совершенствуется: Stylus-800+ дает уже вполне приличную равномерность.
Капля при ударе о бумагу частично разбрызгивается, частично впитывается. Разработчики каждого струйного принтера подбирают оптимальные сорта бумаги и рекомендуют пользоваться только ими. С другой бумагой размер точек может вырасти раза в два. Чтобы капли меньше расплывались, созданы струйные принтеры с плавкой краской. На бумаге микро капли мгновенно застывают, не успевая растечься или впитаться. Конечно, растет не только качество, но и цена.
Идеальную равномерность и плавное изменение насыщенности цвета обеспечивают сублимационные (наносящие на бумагу цветной пар) и восковые (плавящие густую краску) термические принтеры. Но они сложны и стоят очень дорого. Кроме того, расходные материалы значительны: на каждый лист бумаги тратится такой же лист специальной пленки, покрытой легкоплавкой или легкоиспаряющейся краской.
Самые дешевые принтеры печатают на термобумаге, темнеющей при нагреве, они просто проглаживают бумагу точечным нагревателем. Качество изображения ниже среднего, бумага дорогая, зато сам принтер очень дешевый и компактный. Их обычно используют как переносные для ноутбуков.
Лазерный принтер (LaserJet) представляет собой аналог светокопировальной машины, предложенной фирмой Хегох, с той разницей, что изображение не копируется на селеновый барабан с оригинала, а рисуется прямо на барабане лазерным лучом. Как и в копировальном аппарате, рисунок «проявляется» за счет прилипания к нему порошкового красителя. Этот рисунок переносится потом с барабана на бумагу и «закрепляется» на ней нагреванием. Плотность печати принтера в зависимости от цены - от 300 до 2400 dpi, скорость 5 - 20 страниц в минуту, изображение насыщенное и, в отличие от струйных принтеров, не боится влаги. Однако расходные материалы для лазерного принтера - дороже.
В принтерах Texas Instruments - а теперь и некоторых других фирм - вместо лазера используется вытянутый вдоль барабана ряд светодиодов (Light Emitting Diode, LED). В такой системе меньше механики, так что она дешевле и надежнее. Но пока больше 300 dpi не обеспечивает.
В HP LaserJet Ш впервые появилась технология улучшенного разрешения (Resolution Enhancement Technology). Меняя яркость лазерного луча, удается управлять размерами точек изображения. Благодаря этому RET-принтеры лучше передают полутона. Но диапазон таких изменений ограничен и свойствами светочувствительного барабана, и размерами зерен красящего порошка.
Использовать в цветных принтерах (рис. 2-4) те же цвета, что и в мониторах, не получается. Ведь бумага и краски сами не светятся, а только отражают и поглощают падающий на них свет. Так что цвета приходится не складывать друг с другом, а вычитать из белого.
Красный цвет поглощает бирюзовая (Суап) краска, зеленый - пурпурная (Magenta), синий - желтая (Yellow). Если смешать все три краски, бумага должна стать черной. Но из-за несовершенства красок и трудностей их смешения получается в лучшем случае грязно-коричневый цвет. Поэтому приходится использовать четвертую краску - черную (Black) и получается полиграфический набор CMYK, где для обозначения черной краски используется последняя буква. Для многокрасочной печати нужна дополнительная механика и электроника. Поэтому цветной CMYK-принтер в среднем раза в 1,5 - 2 дороже черно-белого.
Цветные полосы на красящей ленте легко пачкаются красками других цветов, уже нанесенными на бумагу. Поэтому качество цветной ударной печати быстро падает по мере использования ленты.
Дешевые струйные цветные принтеры могут не использовать черную краску, а синтезировать черный цвет из всех остальных. Качество цвета при этом ниже, а эксплуатационные расходы выше. Также для дешевизны можно вместо трех отдельных кассет с красками ставить одну трех секционную. И вновь экономия при покупке оборачивается расходами при работе - ведь такую кассету приходится менять, как только кончится одна из красок.
В термопринтере цвет получают, прогоняя бумагу четырежды с разными красящими пленками. Естественно, требуется сверхвысокая точность механики, чтобы разноцветные изображения совмещались.
Такой же точности требуют и лазерные системы. Для цвета нужно либо ставить 4 барабана, либо прогонять бумагу четырежды, меняя кассеты с краской. Так что цветной лазерный принтер - удовольствие очень дорогое.
Рис. 2-5. Плоттер
Еще до появления матричных принтеров вывод на печать графики был необходим - хотя бы инженерам для чертежей. И родились графопостроители, или плоттеры (plot - чертить). Большинство плоттеров работают по векторному принципу, подобно человеку вычерчивая нужные линии. В качестве пишущих узлов используются специальные перья (хотя в дешевых моделях неплохо работают и шариковые стержни). Можно использовать обычный карандаш, однако устройство автоподачи грифеля не дешево.
Цветные графопостроители работают несколькими перьями, меняя их по мере надобности. Поэтому перьевые блоки плоттеров сейчас заметно потеснены струйными печатающими головками - такими же, как у принтеров. Со струйными головками в плоттеры приходит и матричный способ рисования. Он требует, конечно, более сложной электроники - для развертывания линий в точки. Зато не нужно помногу раз возвращаться к одному месту чертежа. И точность растет.
Для небольших чертежей (А4, АЗ) хватит и обычного матричного принтера. А фирмы LaserMaster и CalComp выпускают цветные струйные принтеры с шириной каретки 1,2 м, соответствующей формату А0 – 1189х841мм (рис. 2-5). На них можно рисовать не только чертежи, но и плакаты и вывески - памяти хватает на 25 метров рисунка.
Жидкокристаллическая панель может работать не только в отраженном, но и в проходящем свете. Если ее поставить под луч проектора, можно выдать изображение на обычный киноэкран. Проекционные панели удобны для презентации новых товаров, проектов, компаний. Современное проекционное оборудование содержит полисиликоновые (P-si) жидкокристаллические матрицы, обладающие большей теплоустойчивостью и лучшей проходимостью света. Это позволяет демонстрировать изображение с разрешением SVGA (рис. 2-6).
Заключение
В заключении подведем основные итоги курсовой работы.
Данная курсовая работа является попыткой подробно рассмотреть и изучить внутренние и периферийные устройства ПК.
Были описаны внутренние устройства ПК, периферийные устройства ПК.
Основой персонального компьютера является системный блок. Кроме него в минимальный комплект РС входит монитор, клавиатура и мышь.
В состав системного блока входят:
CPU - Central Processing Unit (центральный процессорный модуль или микропроцессор);
Motherboard & Bus (Основная или материнская плата и общая шина);
ROM - Read Only Memory (память только для чтения или постоянная память);
Cache Memory (кэш-память или иначе буферная память);
RAM - Random Access Memory (память с произвольным доступом или оперативная память);
HD - Harddisk (жесткий диск - Winchester (винчестер));
FD - Floppy Disk (гибкий диск);
Оптические диски (CD-ROM - Compact Disk-Read Only Memory (компакт-диск - память только для чтения), DVD - Digital Versatile Disk (диски многоцелевого назначения) и т.п.);
Блоки расширения (дополнительные платы): VideoAdapter (видеоадаптер), Soundcard (звуковая плата), Netcard (сетевая плата для локальной сети).
К периферийному оборудованию отнесем устройства ввода/вывода, среди которых те, что непосредственно входят в автоматизированное рабочее место специалиста, были рассмотрены подробнее. Из периферийного оборудования упомянуты монитор, клавиатура, мышь как неотъемлемая часть РС).
Список литературы
1. Банк В.Р., Зверев В.С. Информационные системы в экономике: Учебник. – 2003 г.
2. Кузнецов Е. Ю., Осман В. М. Персональные компьютеры и программируемые микрокалькуляторы: Учеб. пособие для ВТУЗов - М.: Высш. шк. -1991 г. 160 с.
3. Борзенко А.В. IBM PC: устройство, ремонт, модернизация. - М., Компьютер Пресс, 1996.- 344 с.
4. Ахметов А. Н., Борзенко А. В. Современный персональный компьютер. – М.: Компьютер Пресс, 2003.-317 с.
5. Компьютерра//М.: ООО "Пресса" – 2001.
6. Компьютер Пресс//М.: Компьютер Пресс – 2002.