7.8Устройства вывода

Подсистема вывода информации представлена устройствами, предназначенными для вывода информации из компьютера в виде, понятном для восприятия человеком. К таким устройствам относятся дисплеи, принтеры и плоттеры.

Дисплей (монитор) является стандартным устройством вывода, остальные - нестандартными.

В ПК реализованы два способа отображения информации на дисплее: текстовый и графический. В текстовом режиме (text mode) компьютер обращается к экрану как к совокупности отдельных ячеек стандартного размера, в каждую из которых может быть помещена буква, цифра или специальный символ.

В графическом режиме (graphics mode) компьютер обращается к экрану как к массиву точек или пикселов. Пиксел – элемент изображения (от англ. pixel - picture element). Работая таким образом ПК может отображать на экране графику и сложные иллюстрации. Количество точек, выводимое на экран, определяется разрешающей способностью дисплея. Вывод изображения осуществляется путем управления цветом и яркостью каждой из точек экрана.

Современные компьютеры используют, как правило, два вида дисплеев – на основе электронно-лучевых трубок и жидкокристаллические. Принцип действия мониторов на базе электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) заключается в том, что формируемый электронной пушкой пучок электронов, попадая на экран, покрытый люминофором, вызывает его свечение. Жидкокристаллические мониторы (Liquid Crystal Display, LCD) первоначально были разработаны для портативных ПК, но в настоящее время широко используются и в компьютерах настольного исполнения. Жидкий кристалл представляет собой некоторое состояние, в котором вещество обладает свойствами как жидкости (текучестью), так и твердых кристаллов (например, анизотропией). Экран такого дисплея состоит из двух стеклянных пластин, между которыми находится масса, содержащая жидкие кристаллы, которые могут изменять свою оптическую структуру и свойства в зависимости от приложенного к ним электрического заряда. Это означает, что кристалл под воздействием электрического поля изменяет свою ориентацию, тем самым кристаллы по-разному отражают свет и делают возможным отображение информации.

Для газоплазменных мониторов (PDP) нет таких ограничений, как для LCD-дисплеев. Они также имеют две стеклянные пластины, между которыми находятся не кристаллы, а газовая смесь, которая высвечивается в соответствующих местах под действием электрических импульсов. Недостатком таких мониторов является невозможность их использования в переносных компьютерах с аккумуляторным и батарейным питанием из-за большого потребления тока.

Существует несколько типоразмеров экранов мониторов, используемых для персональных компьютеров: 15, 16, 17, 19, 20, 21 дюйм и т.д. (по диагонали), при этом указывается диагональ передней панели монитора, а не диагональ видимого изображения. Область видимого изображения меньше: так для 17-дюймового монитора она может меняться от 15,5 до 16,4 дюймов у разных производителей. В последнее время производители мониторов стали указывать область видимого изображения.

Подключение дисплея к компьютеру осуществляется через видеоадаптер (видеоконтроллер, видеокарту). Видеоадаптер предназначен для хранения и отображения видеоинформации на экране монитора. Он непосредственно управляет монитором, а также процессом вывода информации на экран с помощью изменения сигналов строчной и кадровой развертки монитора, яркости элементов изображения и параметров смешения цветов. Важным элементом видеоподсистемы является видеопамять, которая может размещаться на видеоадаптере или же для этих целей используется часть оперативной памяти ПК.

Принтер (печатающее устройство, printer) предназначен для вывода информации на бумагу. Все принтеры могут выводить текстовую информацию, а некоторые и графическую.

Основными характеристиками этих устройств являются: разрешающая способность (качество печати), скорость печати, ресурс принтера и стоимость эксплуатации.

Существует три группы устройств, отличающихся тем, как они формируют изображение на бумаге: последовательно печатающие устройства, построчно-печатающие устройства, постранично-печатающие устройства. В свою очередь, в каждой группе можно выделить устройства ударного действия и безударного действия.

Последовательно-печатающие устройства (serial printer) печатают символ за символом (или точку за точкой) в том порядке, в каком они расположены в строке. Построчно-печатающие принтеры - устройства вывода информации, которые одновременно печатают целую строку. Как правило, эти принтеры позволяют печатать только текстовую информацию. Постранично-печатающие принтеры выводят одновременно целую страницу. Обычно это устройства безударного действия, которые накапливают информацию о выводимой странице в буфере (или готовят макет страницы на специальной ленте путем пропитывания ее краской), а затем распечатывают ее копию на бумаге. Качество и скорость печати очень высокие (до 100 копий в минуту), однако требуется время на подготовку страницы к печати.

Все принтеры подразделяются на шрифтовые и знакосинтезирующие. Шрифтовые печатающие устройства имеют полностью выгравированные или отлитые символы на шрифтоносителе. Шрифтоноситель может быть нескольких видов, в том числе шаровая головка, ромашка с литерами на лепестках, металлическая гравированная лента и т.д. Качество печати высокое, но отсутствует возможность вывода графического изображения. Знакосинтезирующие принтеры получили свое название от того, что печатаемые знаки создаются на бумаге (синтезируются) из отдельных точек изображения.

По используемой технологии создания изображения выделяют следующие виды принтеров:

Матричные принтеры относятся с последовательно печатающим, знакосинтезирующим устройствам ударного действия. Принцип печати таков: печатающая головка принтера содержит вертикальный ряд иголок (9, 24 или др.). Головка движется вдоль печатаемой строки, а иголки в нужный момент ударяют по бумаге через красящую ленту. Это и обеспечивает формирование на бумаге символов и изображений из отдельных точек. Качество печати удовлетворительное, скорость печати невысока, но имеется возможность выводить графические изображения. Качество печати можно повысить путем печати в несколько проходов (от двух до четырех). Ресурс таких принтеров значителен, а стоимость эксплуатации и, соответственно, стоимость страницы печати низкие.

Существуют модели принтеров как с широкой (формат А3), так и с узкой (формат А4) кареткой.

Линейно-матричные принтеры. Благодаря архитектуре страничной сегментации, позволяющей еще до начала печати организовать поток данных в страничный формат и печатать весь текст и графику за один проход, такие устройства поддерживают скорость от 500 до 1800 строк в минуту в круглосуточном режиме без остановок. Хотя их цены выше, чем у лазерных принтеров сходной производительности, однако из-за сверхнизкой стоимости отпечатка общая стоимость их обслуживания гораздо ниже. Кроме того, линейно-матричные принтеры в отличие от лазерных могут печатать на перфорированной бумаге невысокого качества. Другим важным преимуществом линейно-матричных принтеров является быстрая печать на многослойных бланках (обычно до 6 слоев), в том числе и на плотной бумаге.

Струйные чернильные принтеры (Ink Jet) относятся, как правило, к классу последовательных матричных безударных печатающих устройств, которые, в свою очередь, подразделяются на устройства непрерывного и дискретного действия. Последние в своей работе опять же могут использовать либо термическую «пузырьковую» технологию (bubble-jet), либо пьезоэффект (piezo ink-jet). В пьезоэлектрических печатных головках капля формируется и выстреливается на бумагу за счет пьезоэффекта (принтеры Epson), в пузырьковых головках капля выстреливается за счет давления пузырька пара, возникающего при нагревании чернил (принтеры Canon, Hewlett-Packard и Lexmark).

Печатающая головка, имеющая вертикальный ряда сопел, перемещается вдоль печатаемой строки. Из каждого сопла на бумагу выпрыскивается капля красителя. Изображение формируется в виде матрицы капель. Этот способ печати обеспечивает высокое качество и скорость печати, однако, стоимость эксплуатации таких принтеров пока высокая.

Для получения цветного изображения используется стандартная цветовая схема CMYK, включающая четыре базовых цвета: Cyan-голубой, Magenta-пурпурный, Yellow-желтый и Key-ведущий (черный). Сложные цвета получаются смешением основных, получение оттенков достигается путем сгущения или разрежения точек соответствующего цвета в фрагменте изображения.

Лазерные принтеры (Laser/LED Printer). Используют электрографическую технологию, в основу которой положено создание лазерным лучом точечных зарядов на поверхности селенового барабана. После формирования строки изображения специальный шаговый двигатель поворачивает барабан так, чтобы можно было формировать следующую строку.

Это смещение равняется разрешающей способности принтера и обычно составляет 1/300 дюйма (по поверхности), то есть 0,1 мм. Заряженные области барабана притягивают сухой тонер, который затем переносится на бумагу. После этого бумага с нанесенным на нее тонером проходит через нагреватель, частицы тонера спекаются, создавая монохромное изображение. В настоящее время вместо лазера используются точечные светодиоды (LED), что сделало систему проще, надежнее и дешевле. Качество изображения и скорость печати - наилучшие в настоящее время. Стоимость эксплуатации таких принтеров в настоящее время значительно ниже, чем струйных.

До недавнего времени основным интерфейсом для подключения принтеров был параллельный. С активным внедрением шины USB появляется все больше устройств с этим интерфейсом. Существуют модели, поддерживающие печать через инфракрасный порт.

Устройство, позволяющее представлять выводимые из компьютера данные в форме рисунка или графика на бумаге, называют обычно графопостроителем, или плоттером (Plotter).

По способу формирования изображения плоттеры можно разделить на два класса:

• векторного типа, в которых пишущий узел перемещается по двум или одной координате (в последнем случае по другой координате перемещается носитель информации). Типичные представители - перьевые плоттеры;

• растрового типа, в которых используется принцип создания изображения заполнением поверхности носителя точками красителя. Типичные представители - струйные плоттеры.

Перьевые плоттеры являются электромеханическими устройствами векторного типа и создают изображение при помощи пишущих элементов (перьев). Перо крепится в держателе пишущего узла, который имеет одну или две степени свободы. Существуют два типа перьевых плоттеров: рулонные и планшетные.

У первых перо перемещается вдоль одной оси координат, а бумага - вдоль другой за счет захвата транспортным валом. В плоттерах второго типа бумага неподвижна, а перо перемещается по всей плоскости изображения. Перьевые плоттеры обеспечивают высокое качество изображения, но имеют невысокую скорость вывода информации.

Струйные плоттеры формируют изображение аналогично принтерам, со всеми присущими им достоинствами и недостатками.

Связь с компьютером плоттеры, как правило, осуществляют через последовательный, параллельный или SCSI-интерфейс.

Звуковые карты используются для воспроизведения различных звуковых сигналов: речи, музыки, шумовых эффектов.

Акустические системы (динамики, или колонки) являются неотъемлемым дополнением звуковой карты.