9. Устройства ввода — вывода данных, их разновидности и основные характеристики.

Клавиатура - клавишное устройство управления персональным компьютером. Служит для ввода алфавитно-цифровых данных, а также команд управления. Совместно с монитором клавиатура обеспечивает простейший интерфейс пользователя - интерфейс командной строки.

Устройства ввода графических и звуковых данных

Для ввода графической информации используют сканеры, графические планшеты (дигитайзеры), цифровые фотокамеры, цифровые видеокамеры.

Сканеры. Сканеры предназначены для оцифровки информации, представленной в графическом виде. Сканеры бывают следующих типов: планшетные, ручные, барабанные. Основными характеристиками сканеров являются разрешающая способность, производительность, максимальный размер сканируемого материала. Сканеры также ис­пользуют для ввода текстовой информации. Введенные при помощи сканера данные обрабатываются специальными программами и сохра­няются в специальных форматах, которые пригодны для обработки с помощью специального прикладного программного обеспечения.

Дигитайзеры предназначены для оцифровки имеющегося графического материала, например оцифровки карт местности или оциф­ровки результатов испытаний некоторого объекта, представленных в виде графиков.

Цифровые фото- и видеокамеры позволяют оцифровывать информацию об окружающем мире в форму, пригодную для обработки на компьютерах. Оцифрованная информация заносится в память этих устройств на специальные носители, а затем переносится на компью­тер для редактирования и долговременного хранения.

Устройства позиционирования

Общение с современными компьютерами строится с использованием ряда устройств позиционирования или манипуляторов. Рассмотрим основные виды.

Манипулятор «мышь» представляет собой небольшое устройство с двумя клавишами и утопленным свободно вращающимся шариком в его нижней части. В последних моделях роль шарика выполняет лазерное устройство. Пользователь, перемещая мышь по поверхности стола, позиционирует указатель мыши на экране и нажатием клавиш может выполнять определенные действия. Например, в операционной системе Windows нажатие правой клавиши вызывает контекстное меню.

Пенмаус - по внешнему виду похож на шариковую ручку, у которой вместо пишущего узла находится регистратор величины переме­щения этого устройства.

Беспроводная мышь - отличается от обычной мыши наличием устройства беспроводной связи с системным блоком. Мышь подклю­чается к компьютеру на основе универсального беспроводного радиоинтерфейса Bluetooth.

Индукционная мышь может рассматриваться как частично беспроводное устройство ввиду того, что к компьютеру подключается лишь планшет, на котором она работает. Индукционные мыши имеют хорошую точность позиционирования. Кабель не мешает двигать мышью, но и не позволяет работать на расстоянии от компьютера, как обычная беспроводная мышь.

Джойстик представляет собой подвижную рукоять с одной или двумя кнопками, аналогичными по действию клавишам мыши. Джойстик применяется для компьютерных игр и в некоторых специализи­рованных имитаторах.

Тачпад - сенсорная панель, чувствительная к нажатию пальцев. Встраивается непосредственно в клавиатуру портативных персональ­ных компьютеров, ноутбуков.

Устройства отображения

Мониторы - устройства визуального отображения данных во время работы программ. Различают дисплеи: алфавитно-цифровые и графические; монохромные и цветные. Современные мониторы являются графическими и цветными.

В зависимости от конструктивных особенностей выделяют следующие основные типы мониторов:

• мониторы с электронно-лучевой трубкой - ЭЛТ-мониторы (или

CRT-мониторы от английского Cathode Ray Tube);

• мониторы жидкокристаллические - ЖК-мониторы (или LCD-

мониторы от английского Liquid Crystal Display).

Основными потребительскими параметрами ЭЛТ-дисплеев являются: размер, разрешающая способность, количество поддерживаемых цве­тов, максимальная частота регенерации изображения, класс защиты.

Размер монитора измеряется его диагональю в дюймах. Стандартные размеры: 14", 15", 17", 19", 20", 21". Наиболее употребимыми являются мониторы размером 15 и 17 дюймов. Для работы с графикой предпочтительны мониторы размером 19-21 дюйм.

Разрешающая способность задается числом точек (пикселов) по горизонтали и числом точечных строк по вертикали, например 1024x768 или 1600x1200.

Количество поддерживаемых цветов зависит от количества пикселов объема растровой памяти (bit mapping). Каждый пиксел на экране формируется из фрагмента растровой памяти, например, 1 бит - монохромное изображение, 8 бит - в оттенках серого, 8 или 16 бит - цветное, 24 или 32 бит - истинное цветное. Информация, записанная в указанных битах, управляет атрибутами пиксела (например, яркостью, миганием и др.).

Максимальная частота регенерации изображения или частота кадров показывает, сколько раз в секунду монитор может полностью сменить изображение. Чем выше эта частота, тем четче и устойчивее изображение. На сегодняшний день частота 75 Гц является минималь­ной, 85 Гц - нормативной и 100 Гц комфортной.

Для ЖК-мониторов основными потребительскими параметрами являются: размер диагонали, разрешающая способность, контрастность, яркость, время реакции, углы обзора, тип подсветки, класс защиты.

Размер диагонали определяется размером диагонали ЖК-матрицы, которая является реально видимой. Измеряется в дюймах.

Разрешающая способность определяется так же, как и для ЭЛТ- дисплеев.

Контрастность показывает соотношение уровней яркости между самым ярким белым и самым темным черным цветами. Чем выше уровень контрастности, тем богаче отображаемая цветовая палитра дисплея.

Яркость дисплея определяется яркостью заднего освещения, т.е. количеством света, излучаемого дисплеем. Измеряется в канделах на квадратный метр. Чем выше яркость, тем насыщеннее будет изображение.

Время реакции - величина, характеризующая суммарное время переключения пикселя - LCD-матрицы из черного в светлое состояние и обратно (5-12 мс).

Углы обзора (вертикальный и горизонтальный) определяют наибольшие углы к нормали, при которых проявляется искажение цвет­ности и контрастности изображения на ЖК-мониторе. Допустимыми в настоящее время считаются углы около 170°.

Количество отображаемых цветов составляет до 16,7 млн. цветовых оттенков.

Тип подсветки ЖК-монитора определяется типом компонентов, осуществляющих освещение матрицы. В качестве источника света в традиционных ЖК-мониторах используется электролюминесцентная лампа. В последних моделях ЖК-мониторов используют LED подсветки на основе светоизлучающих диодов или, сокращенно, све­тодиодов (LED - Light Emitting Diode).

Класс защиты монитора определяется стандартом, которому соответствует монитор с точки зрения требований техники безопасности. Эргономическими характеристиками монитора являются: яркость, контрастность, мерцание, антибликовые свойства покрытия. Совре­менные ЭЛТ-мониторы и ЖК-мониторы должны удовлетворять стан­дартам безопасности ТСО-99 и ТСО-Об.

Устройства вывода данных

Основными устройствами вывода данных являются принтеры (печатающие устройства) и плоттеры (графопостроители).

Существует много типов устройств, отличающихся по способу, скорости и качеству печати. В самом общем виде назначение принтеров состоит в переносе неосязаемой электронной информации на осязаемый бумажный или еще какой-либо носитель с помощью красяще­го вещества. Носитель красящего вещества для принтера называется картриджем. Технология этого переноса может иметь механическую или иную природу, соответственно принтеры называют ударными или безударными печатающими устройствами. Основными видами удар­ных печатающих устройств являются барабанные и матричные принтеры. Основными видами безударных печатающих устройств являют­ся лазерные и струйные принтеры.

Барабанные принтеры. Барабанные принтеры, или алфавитно- цифровые печатающие устройства, были широко распространены на компьютерах вплоть до конца 80-х годов. В настоящее время используются ограниченно для вывода очень больших объемов информации. Символы выгравированы на барабане, поэтому принтеры этого типа имеют ограниченное количество символов. Для вывода информации используется специальная перфорированная бумага. Картридж представляет собой красящее полотно из нетканого материала, которое натягивается на барабан. Для вывода информации используется только специальная перфорированная бумага.

Матричные принтеры. Матричные принтеры являются простейшими печатающими устройствами. Данные выводятся на бумагу с помощью точечной матрицы в виде оттиска, образующего при ударе иголок этой матрицы через красящую ленту. Наибольшее рас­пространение имеют 9-игольчатые и 24-игольчатые матричные прин­теры. Напечатанные символы обычно имеют пустые участки и зазубрины по краям, а в целом качество печати на матричных принтерах сравнимо с печатной машинкой. Картридж представляет собой пластмассовую коробочку, в которой специальным образом (часто в форме петли Мебиуса) сложена замкнутая красящая лента, подоб­но тем, которые используются на печатных машинках. Печать может осуществляться как на отдельные листы, так и на перфорированную бумагу.

Лазерные принтеры. Лазерные принтеры обеспечивают высокое качество печати, сравнимое с полиграфическим. Вывод данных может идти на бумагу или специальную прозрачную термопленку. Картридж представляет собой пластиковый контейнер, заполненный специальным порошком. Вывод идет только на листовые носители различных форматов (АЗ, А4 и др.).

Струйные принтеры. Струйные принтеры выводят данные на бумагу с помощью пятен, образующихся при распылении капель красителя на бумагу. Выброс красителя происходит под давлением, которое образуется в печатающей головке за счет парообразования. Качество печати зависит от характеристик вязкости красителя и впитывающих свойств бумаги. В качестве недостатка струйных принтеров стоит от­метить нестабильность качества получаемого разрешения, однако они могут обеспечивать качество цветных отпечатков, достижимое с помощью фотохимических методов (как у обычных фотографий). Картридж представляет собой трех- (четырех-)цветную электронную чернильницу. Для печати используется листовая бумага. Высокое качество достигается за счет использования специальной бумаги для конкретного типа принтера.

Светодиодные принтеры. Принцип действия светодиодных принтеров аналогичен принципу действия лазерных принтеров. Разница заключается в том, что источником света является не лазерная головка, а линейка светодиодов. Поскольку эта линейка расположена по всей ширине печатаемой страницы, отпадает необходимость в меха­низме формирования горизонтальной развертки, и вся конструкция получается проще, надежнее и дешевле. Типичная величина разрешения печати для светодиодных принтеров составляет порядка 600 dpi.

Графопостроители (плоттеры). Графопостроители предназначены для вывода графических данных, например для вывода чертежей. Различают рисующие и режущие плоттеры. В первом случае вывод идет на бумагу с применением перьев (специальных флома­стеров), а во втором — на допустимый технологический материал с применением специального режущего инструмента. По конструк­ции плоттеры бывают планшетные и рулонные. В планшетных плот­терах материал, на который идет вывод, фиксируется на плоском столе, а перья перемещаются в двух направлениях - по осям X и Y. В рулонных принтерах используется только бумага, которая пере­мещается в вертикальном направлении, а перья - в горизонтальном. Более высокое качество вывода графической информации обеспечи­вают планшетные плоттеры.

Звуковая подсистема. В последнее время аудиоподсистемой оснащается большинство компьютеров. Она состоит из двух частей: внутренней части (аудиоплата или звуковой чип на системной плате) и внешней (набор компьютерных звуковых колонок, наушники). Звуковые файлы обычно имеют большие размеры, поэтому звуковые платы обеспечивают автоматическое сжатие файлов.

Средства мультимедиа. Средства мультимедиа обеспечивают возможность работы со звуковой информацией и видеоинформацией.