Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Учебное пособие по курсу «Информатика». Ч.2. Учебное пособие
.pdf
3.1. Внешние носители памяти
41
3. ВНЕШНИЕ УСТРОЙСТВА КОМПЬЮТЕРА
В состав внешних устройств персонального компьютера входят [13]:
1) внешние запоминающие устройства (ВЗУ) или внешняя память ПК;
2) диалоговые средства пользователя;
3) устройства ввода информации;
4) устройства вывода информации;
5) средства связи и телекоммуникаций.
3.1. Внешние носители памяти
К внешней памяти ПК относятся следующие накопители:
Гибкие диски (предназначены для переноса информации). Ис-
пользовалось два вида гибких дисков:
1. Диск диаметром 5,25 дюйма. Емкость такого диска – 160 Кбайт
(1981 г.) и 1,2 Мбайт (с 1984 г.);
2. Диск диаметром 3,5 дюйма. Емкость диска – 180–720 Кбайт.
(1980 г.) и 1,4 Мбайт (с 1990 г.).
Оптические накопители. Принцип действия оптических носите-
лей: данные считываются с помощью лазерного луча, отражающегося от
поверхности диска. Существуют диски: R (Recordable) – однократной записи; RW (ReWritable) – многократной записи.
1. Компакт-диск CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory). Ем-
кость – 650–700 Мбайт (с 1980г.).
2. DVD (Digital Versatile Disc). Емкость – 4,7–8,5 – 17 Гбайт (с 1996г.).
3. Blu-Ray диск ( blue ray – синий луч). Емкость – 23,3 – 46,6 – 100 –
128 Гбайт (с 2006г.).
Flash-накопители (flash memory) – запоминающее устройство, ис-
пользующее в качестве носителя флеш-память (разновидность полупроводниковой технологии электрически перепрограммируемой памяти
EEPROM).
Флеш-память впервые появилась в 1984 г. в Японии;
Первый USB-накопитель разработан в 2000 г. в США.
Емкость USB-накопителей: 8 Мбайт (2000г.) – 256 Гбайт (2015г.);
3. Внешние устройства компьютера
42
В настоящее время широкое распространение получила flash-память. Несмотря на очевидные достоинства, можно отметить некоторые недостатки этого устройства:
1) ограниченное число циклов записи-стирания перед выходом из
строя (около 1500 циклов);
2) скорость записи/чтения ограничена пропускной способностью
USB (не более 35 МБ/с);
3) чувствительность к радиации, электростатическому разряду.
3.2. Устройства ввода. Клавиатура
Клавиатура – устройство для ручного ввода числовой, текстовой и
управляющей информации в ПК. Клавиатура позволяет вводить алфавитно-цифровые данные, а также управляющие команды. Клавиатура в совокупности с монитором представляет собой простейший интерфейс пользователя. Клавиатура позволяет управлять компьютерной системой, а монитора – получать обратную реакцию от системы.
Клавиатура является стандартным средством ПК. Для поддержки
функционала клавиатуры не требуется использование драйверов (специальных системных программ). Вы замечали, что компьютер реагирует на
нажатия клавиш сразу после его включения. Это связано с тем, что в микросхеме постоянного запоминающего устройства базовой системы вводавывода (BIOS) изначально имеется программное обеспечение, необходимое для начала работы компьютера. Опишем принцип действия клавиатуры [1].
1. Если нажать на одну или комбинацию клавишу, то специальная
микросхема, встроенная в клавиатуру, выдаст скан-код клавиши.
2. Затем скан-код клавиши пройдет в микросхему, которая выполняет функции порта клавиатуры. В данном случае под портами понимаются специальные аппаратно-логические устройства, которые отвечают
за связь процессора с различными устройствами. Место расположения
описанной микросхемы – основная плата компьютера (внутри системного
блока).
3. После этого порт клавиатуры передает процессору запрос на прерывание с определенным номером 9 (Interrupt 9 или Int 9).
3.2. Устройства ввода. Клавиатура
43
4. Получив запрос на прерывание, процессор временно прекращает
свою текущую работу и по номеру прерывания обращается в специальную
область ОЗУ, в которой находится вектор прерываний. Вектор прерывания
представляет собой перечень адресных данных с определенной длиной записи. Каждая такая запись включает в себя адрес программы, обслуживающей прерывание с номером, совпадающим с номером записи.
5. После определения адреса начала программы, предназначенной для
обработки возникшего прерывания, процессор должен перейти к ее выполнению. Стандартная программа, позволяющая обрабатывать прерывания
клавиатуры «прошита» в микросхему постоянного запоминающего устройства. Следует отметить, что программисты имеют возможность заменить эту
программу на свою, если поменяют данные в векторе прерываний.
6. Программа по обработке прерывания позволяет процессору получить скан-код из порта клавиатуры и записывает его в свои регистры. Затем
обработчик прерываний определяет код символа, который соответствует
данному скан-коду.
7. После этого обработчик прерываний загружает полученный код
символа в буфер клавиатуры и завершает работу, сообщив об этом процессору. В качестве буфера клавиатуры обычно выступает небольшая область
памяти.
8. Теперь процессор может вернуться к отложенной задаче, прекратив обработку прерывания.
9. Следует отметить, что введенный символ хранится в буфере клавиатуры, пока его не заберет оттуда программа, для которой он был необходим. В качестве примера такой программы может выступать текстовый
редактор или текстовый процессор. Может наступить эффект переполнения буфера. Это происходит в случае, когда символы поступают в буфер
чаще, чем забираются оттуда. В таком случае на некоторое время прекращается ввод новых символов, при этом нам слышен предупреждающий
звуковой сигнал.
Существовало 2 стандарта клавиатуры:
IBM PC/XT (83 клавиши);
IBM PC/AT (101/102 клавиши).
Все клавиши на клавиатуре можно разделить на группы:
функциональные (F1-F12);
3. Внешние устройства компьютера
44
алфавитно-цифровые;
управления курсором (стрелки, PgUp, PgDn, Home, End);
цифровая панель;
cпециализированные (PrtSc, Scrollock, Break, Ins);
модификаторы (Ctrl, Shift, Alt, AltGr).
Напомним, что любая клавиша может использоваться в нескольких
режимах или регистрах, т.е. одна клавиша позволяет вводить несколько
символов.
Средства настройки клавиатуры являются системными средствами
и чаще всего входят в состав операционной системы [2].
3.3. Устройства ввода. Манипуляторы
Манипуляторы – это устройства для ввода графической информации
на экран дисплея путем управления движением курсора по экрану с последующим кодированием координат курсора и вводом их в ПК.
Виды манипуляторов:
мышь:
механическая;
оптико-механическая;
оптическая.
трекбол – перевернутый аналог механической мыши;
джойстик;
сенсорная панель (touch-pad / тач-пад);
сенсорный экран (touch screen / тач-скрин).
3.4. Устройства ввода. Сканеры
Сканер – это устройство ввода информации непосредственно с бумажного документа. Вся информация вводится в компьютер в виде растровых изображений.
Свет, идущий от источника освещения, попадает на оригинал в определенной точке. Отразившись от него, свет попадает на оптическую систему
сканера, фокусирующую свет на фоточувствительном элементе, роль которого – преобразование интенсивности падающего света в электронный вид.
3.6. Устройства ввода звуковой информации
45
Для получения цветного изображения оригинал последовательно
освещается светом трех основных цветов (RGB).
По цветопередаче сканеры разделяют
на штриховые (line-art);
полутоновые (grayscale);
цветные (true color).
3.5. Устройства ввода видеоинформации
Видеокамера – устройство, предназначенное для преобразования оп-
тического изображения, получаемого при помощи объектива, в видеосигнал или цифровой поток видеоданных.
Плата видеозахвата – электронное устройство, подключаемое к
шине расширений для преобразования аналогового видеосигнала в цифровой видеопоток.
Цифровая камера – устройство для получения видеосигнала в циф-
ровом виде, который можно непосредственно передавать в компьютер для
дальнейшей обработки.
Веб-камера – малоразмерная цифровая видео- или фотокамера, спо-
собная в реальном времени фиксировать изображения, предназначенные
для дальнейшей передачи по сети Интернет.
Разрешение веб-камер: от 0,3Мп (640х480) до 5 Мп (2500х1900).
3.6. Устройства ввода звуковой информации
Для ввода звуковой информации используется микрофон, который
подключается к звуковой плате компьютера. Микрофон преобразует звуковой сигнал в аналоговый электрический, который поступает на вход звуковой карты и преобразуется ею в цифровой вид.
Микрофоны широко используются в составе мультимедийных гар-
нитур. При работе с гарнитурой пользователь сохраняет естественное положение тела, что уменьшает мышечное напряжение, повышает производительность труда, позволяет избежать ухудшения осанки, искривления
позвоночника.
Мультимедийные гарнитуры используются для проведения видеоконференций, в интернет-телефонии, при интерактивном обучении.
3. Внешние устройства компьютера
46
3.7. Устройства вывода. Мониторы
Видеомонитор, дисплей или просто монитор – устройство отобра-
жения текстовой и графической информации на экране.
По принципу действия различают мониторы:
1) с электронно-лучевой трубкой (CRT – Cathode Ray Tube).
В электронно-лучевых трубках (ЭЛТ) каждая точка изображения
формируется тремя лучами (RGB).
На рис. 16 показана общая схема устройства ЭЛТ. Рассмотрим принципы работы устройства. В корпусе ЭЛТ создан вакуум. Электронная пушка
предназначена для создания электронного луча. Покинув пушку, луч проходит через отклоняющую систему, способную менять его направление. Для
телевизионных трубок характерно применение отклоняющей система магнитного типа, так как такая система способна обеспечить большие углы отклонения. Для осциллографических электронно-лучевых трубок требуется
повышенное быстродействие, поэтому в них используется электростатическая отклоняющая система. Экран покрыт люминофором. Когда электронный луч попадает в экран, происходит свечение люминофора и движущееся
пятно переменной яркости формирует изображение на экране.
Стеклянная колба
корпуса ЭЛТ
Электронные
пушки
Покрытие из
люминофора
Маска
Электронные пучки
Рис. 16. Общая схема устройства ЭЛТ
2) жидкокристаллические мониторы (LCD – Liquid Crystal
Display) – изображение, формируемое жидкими кристаллами, подсвечива-
ется сзади флуоресцентной лампой.
Среди представителей жидкокристаллических мониторов можно
выделить два основных вида:
3.8. Устройства вывода. Принтеры
47
TFT (Thin Film Transistor) – жидкие кристаллы управляются актив-
ной матрицей тонкопленочных транзисторов.
Тонкопленочные транзисторы TFT применяются во многих LED(Light-Emitting Diod) и OLED-дисплеях в качестве элементов управления
активной матрицей на светодиодах (в случае OLED на органических светодиодах).
Органический светодиод OLED (Organic LED) представляет собой полупроводниковый прибор, который изготовлен из органических соединений,
эффективно излучающих свет в случае прохождения через них электрического тока. В OLED изображение формируется из светодиодов трех цветов.
DSTN (dual-scan twisted nematic) – кристаллические экраны с двой-
ным сканированием.
В мониторах на базе матрицы DSTN каждая ячейка состоит их двух
стеклянных ячеек STN. Эти ячейки склеиваются между собой и заполняются
нематиком. Нематик представляет собой жидкокристаллический материал,
применяемый для увеличения контрастности и проявления черного цвета на
белом фоне. Разновидностью технологии DSTN является TN+film (Twisted
Nematic + film, рассеивающие пленки). «Film» в названии технологии означает «дополнительный слой», применяемый для увеличения угла обзора
(ориентировочно – от 90 до 150°).
Характеристики мониторов:
1. Диагональ экрана в дюймах (до 46);
2. Формат экрана (4:3, 16:9, 16:10);
3. Частота кадровой развертки (56–150 Гц);
4. Максимальное разрешение (до 5120х2880 пикселей);
5. Угол обзора (178°) – для ЖК-мониторов;
6. Контрастность (1:700) – для ЖК-мониторов.
7. Время отклика (9–12 мс) – для ЖК-мониторов
3.8. Устройства вывода. Принтеры
Принтер – это внешнее периферийное устройство компьютера, пред-
назначенное для вывода текстовой или графической информации, хранящейся в компьютере, на твёрдый физический носитель (обычно бумагу) малыми тиражами (от единиц до сотен).
3. Внешние устройства компьютера
48
На рис. 17 представлена классификация принтеров. Принтеры раз-
деляются на два основных класса:
механические принтеры, к которым относятся лепестковые, бара-
банные и матричные;
безударные принтеры, к которым относятся термические, струй-
ные и лазерные.
Принтеры
Механические
(ударные)
Безударные
Лепестковые
Барабанные
Матричные
Термические
Струйные
Лазерные
Рис. 17. Схема классификации принтеров
В настоящее время широко распространены лазерные и струйные
принтеры, значительно реже используются матричные печатающие устройства. Рассмотрим каждый из видов подробнее.
3.8.1. Механические принтеры
Лепестковый (ромашковый) принтер
Принцип действия такого принтера становится понятным, если вос-
пользоваться рис. 18.
Красящая лента
Ударный молоток
Электромагнитный ударник
Вал подачи бумаги
Лепесток романшки
Красящая лента
Ромашка
Приводящий шаговый
двигатель
Рис. 18. Основная схема лепесткового принтера
3.8. Устройства вывода. Принтеры
49
К особенностям лепестковых принтеров относится:
только текстовая печать;
низкая скорость (100-200 зн/мин);
низкая надежность;
шум.
Барабанный принтер (1953г.)
К особенностям барабанных принтеров относится:
только текстовая печать;
печать строки целиком – до 600 строк в минуту;
шум.
Матричный принтер (1964 г.)
Для матричных принтеров характерно использование красящей ленты
и печатающей головки с иголками (рис. 19).
Бумага
Печатающая головка
Иглоки
Красящая лента
Рис. 19. Изображение печатающей части матричного принтера
Влияние количества иголок печатающей головки матричного принтера на качество изображения символа отражено на рис. 20.
Особенности матричных принтеров:
печать текстовой и графической информации;
возможность цветной печати;
низкая скорость печати: до 4 стр./мин в текстовом режиме, от 4 ми-
нут на страницу в графическом режиме;
шум.
3. Внешние устройства компьютера
50
7 Pin 9 Pin 24 Pin18 Pin
Рис. 20. Влияние количества иголок печатающей головки матричного принтера
на качество изображения
3.8.2. Безударные принтеры
Термопринтеры
Принцип действия термопринтеров становится понятным, если про-
анализировать рис. 21.
Термоголовка
Нагревательный
элемент
Термочувствительная
бумага
Измененный цвет бумаги
Термочувствительный слой
Рис. 21. Изображение печатающей части термопринтера
Для таких принтеров используется специальная бумага, покрытая
термочувствительным слоем. Под воздействием нагревательного элемента
термоголовки происходит изменение цвета термочувствительной бумаги.
Особенности термопринтеров:
печать текстовой и графической информации;
только монохромная печать;
высокая скорость печати;
высокое качество печати;
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]