- 27-

Учебно-методические материалы к лекции № 04

Внешние устройства пк

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Клавиатуры современных персональных компьютеров и манипуляторы управления курсором

2. Видеосистема компьютера

3. Принтеры, плоттеры, сканеры

Выводы

Литература

1. Информатика: Ученик / Под ред. проф. Н.В.Макаровой. – М.: Финансы и статистика, 2001. – 768 с.

2. Информатика: Базовый курс /С.В.Симонович и др. – СПб.: Питер, 2005. – 640 с.

3. Сергеев Н.П., Вашкевич Н.П. Основы вычислительной техники: Учеб. пособие. – М. Высшая школа, 1988. с. 54-64.

ВВЕДЕНИЕ

Богатство предоставляемых персональным компьютером возможностей связано не только с тем, что он является универсальным механизмом для переработки информации, но и тем, что к ПК можно подключить самые разнообразные устройства для ввода, вывода, обработки и хранения данных.

Целямисамостоятельного занятия является изучение назначения, характеристик и принципов работы основных внешних устройств, подключаемых к компьютеру, - клавиатуры, мыши, монитора, принтеров и сканеров.

1. КЛАВИАТУРЫ СОВРЕМЕННЫХ ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ И МАНИПУЛЯТОРЫ УПРАВЛЕНИЯ КУРСОРОМ

Клавиатура является основным устройством ввода информации в персональный компьютер (ПК). Это устройство представляет собой совокупность механических датчиков, воспринимающих давление на клавиши и замыкающих определенную электрическую цепь. Наиболее распространены два типа клавиатур: с механическими и с мембранными переключателями.

Вид и назначение различных групп клавиш приведен на рис. 1. На клавишах нанесены буквы латинского и русского (украинского) алфавитов, десятичные цифры, математические, графические и специальные служебные знаки, знаки препинания, наименования некоторых команд, функций и др. В зависимости от типа ПК назначение клавиш, их обозначение и размещение могут варьироваться.

В подавляющем большинстве современных ПК используется улучшенная (Enhanced) клавиатура, содержащая 101 или 104 клавиши.

Все клавиши разбиты на группы:

• буквенно-цифровые клавиши, предназначенные для ввода текстов и чисел;

• клавиши управления курсором (эта группа клавиш может быть использована также для ввода числовых данных, просмотра и редактирования текста на экране);

• специальные управляющие клавиши: переключение регистров, прерывание работы программы, вывод содержимого экрана на печать, перезагрузка ОС ПК и др.;

• функциональные клавиши, широко используемые в сервисных программах в качестве управляющих клавиш.

Наиболее распространенным стандартом расположения символьных клавиш является раскладка QWERTY (ЙЦУКЕН), которая при желании может быть перепрограммирована на другую.

Для обеспечения ввода с клавиатуры русских (украинских) букв необходим соответствующий драйвер, который должен быть предварительно загружен в оперативную память и оставаться в ней резидентно.

Переключение клавиатуры в режим ввода символов кириллицы и обратный переход на ввод латинских букв осуществляются нажатием комбинации специальных клавиш, например, CTRL+SHIFT или ALT+SHIFT.

Для буквенно-цифровых клавиш существует понятие регистра, т.е. режима их использования – верхний/нижний.

На верхнем регистре вводятся прописные (заглавные) буквы, а на нижнем – строчные, а также специальные символы и цифры, помещенные соответственно на верхней и нижней части клавиши.

Выбор режима нижний/верхний производится при помощи клавиши CAPS LOCK (Capitals Lock – фиксация прописных букв) и SHIFT (Shift – сдвиг, замена).

Клавиша SPACE вводит пробел в строку символов.

Клавиши малой цифровой клавиатуры могут быть использованы в двух режимах:

• в режиме управления курсором;

• в режиме ввода цифр, знаков математических операций и точки.

Выбор режима производится при помощи клавиш NUM LOCK (Number Lock – фиксация цифр).

Специальные управляющие клавиши (их называют также служебными) расположены над группой алфавитно-цифровых клавиш.

Назначение различных групп клавиш приведено в табл. 1.

Таблица 1.Назначение клавиш клавиатуры ПК

Алфавитно-цифровой блок клавиш
SHIFT	Ввод прописных букв и других символов, располагающихся на верхнем регистре клавиатуры, в противном случае осуществляется ввод строчных букв и цифр
CAPS LOCK	Фиксация режима прописных букв Повторное нажатие служит его отменой
LEFT ALT+SHIFT, CTRL+SHIFT,	Переключение на иноязычный алфавит выполняется драйвером клавиатуры, который начинает передавать в компьютер символы другого алфавита после нажатия определенной комбинации клавиш (часто используются перечисленные комбинации клавиш, но бывают и другие способы переключения)
Специальные клавиши клавиатуры
ENTER	Окончание ввода строки, команды
BACKSPACE	Удаление символа, находящегося слева от курсора
TAB	Табуляция. При редактировании используется для перехода к следующей позиции табуляции В других приложениях может означать переключение между полями запроса, «окнами» на экране и т.д.
ESC	Отмена какого-либо действия, выход из режима программы и т.д.
ALT	Используется в комбинации с другими клавишами
CTRL	Используется в комбинации с другими клавишами
PRINT SCREEN	Вывод содержимого экрана на печать при работе в среде DOSили в буфер обмена (Clipboard) при работе в средеWindows
SCROLL LOCK	Управление режимом вывода информации на экран при работе подDOS. В настоящее время практически не используется
PAUSE/CTRL+BREAK	Приостановка/прерывание выполнения некоторых программ, выполняющихся подDOSили в консольном режиме
Дополнительный блок клавиш
, , , , HOME, END, PGUP, PGDN	Перемещение курсора по экрану влево, вверх, вправо, вниз — по шагам, либо целыми блоками, либо сразу на начало (конец) строки или страницы
DEL	Удаление помеченного (текущего) блока символов или символа, находящегося справа от курсора
INS	Переключение между двумя режимами ввода символов вставкой(ввода с перемещением символов на одну позицию вправо) и замещением (с замещением ранее набранных символов)
Цифровой блок клавиш (Numeric Keypad)
NUM LOCK	Переключение блока между цифровым режимом и режимом перемещения курсора
Клавиша	При отсутствии фиксации клавишиNUM LOCK (режимперемещения по тексту)	При фиксации клавишиNUM LOCK (цифровой режим)	При фиксации клавишиNUM LOCK и нажатой клавишиALT
, , , , HOME, END, PGUP, PGDN	Перемещение по тексту влево, вверх, вправо, вниз — по шагам, либоцелыми блоками, либо сразу на начало (конец) строки или страницы	Ввод цифр (от 1 до 9)	Ввод кодов ASCII(для ввода произвольных символов, в томчисле тех, которых нет на клавиатуре)
INS	Переключение между двумя режимами ввода символов вставкой (ввода с перемещением символов на одну позицию вправо) и замещением (с замещением ранее набранных символов)	Ввод цифры 0	Ввод кодов ASCII(для ввода произвольных символов, в томчисле тех, которых нет на клавиатуре)
DEL	Удаление помеченного (текущего) блока символов или символа, находящегося справа от курсора	Ввод десятичной точки
ENTER	Окончание ввода строки,команды	Окончание ввода строки, команды
*, +, -, /	Ввод знаков *, +, -, / при редактировании текстов, а при работе в Norton Commander:инвертирование выделения файлов «*», выделение файлов по шаблону «+», отмена выделения файлов «-»	Ввод знаков *, +, -, / при редактировании текстов, а при работе в Norton Commander:инвертирование выделения файлов «*»,выделение файлов по шаблону «+»,отмена выделения файлов «-»
Функциональный блок клавиш
F1 — F12	Функциональные клавиши для различных специальных действий, определяемых выполняемой программой (например,F1обычно вызываетHelp)
Комбинации клавиш
CTRL+ALT+DEL	«Горячая перезагрузка» или завершение работы программ дляDOS, работающих в среде Windows
Ctrl+Break	Прекращение работы выполняемой программы
Ctrl+C	Прекращение работы выполняемой программы
Ctrl+Num Lock	Приостановка выполнения программы
Ctrl+S	Приостановка выполнения программы

Клавиатуры, предназначенные для работы с операционной системой Windows, имеют ряд дополнительных клавиш:

•  клавиша Startпозволяет получить легкий доступ к соответствующему меню (в сочетании с другими клавишами позволяет быстро выполнить некоторые действия, например,Start+Breakвызывает окно «System Properties» (Свойства системы), аStart+Mравносильно команде «Minimize All Windows» (Свернуть все окна);

• действие клавиши приложений (Application key) во многом аналогично правой кнопке мыши – вызов контекстного меню.

Блок клавиатуры в ПК конструктивно выполнен автономно от основной платы компьютера. Внутри корпуса помимо датчиков клавиш, расположены электронные схемы дешифрации и микроконтроллер клавиатуры (состоит из буферной памяти и схемы управления). Подключение клавиатуры к системной плате осуществляется посредством либо 5-контактных разъемов DIN, применяющихся в материнских платах формата AT, либо 6-контактных разъемов miniDIN (их иногда называют разъемами типа PS/2), которые применяются преимущественно в материнских платах формата ATX.

Микроконтроллер клавиатуры осуществляет:

• сканирование (опрос) состояния клавиш;

• буферизацию (временное запоминание) до 20 отдельных кодов клавиш на время между двумя соседними опросами клавиатуры со стороны микропроцессора;

• преобразование кодов нажатия клавиш (scan-кодов) в коды ASCII с помощью хранящихся в ПЗУ программируемых системных таблиц драйвера клавиатуры;

• тестирование (проверку работоспособности) клавиатуры при включении ПК.

При нажатии и отпускании клавиши в буферную память контроллера клавиатуры поступает код нажатия или отпускания (соответственно 0 или 1) в седьмой бит байта и номер клавиши или ее scan-код в остальные 7 бит байта. При поступлении любой информации в буферную память посылается запрос на аппаратное прерывание, инициируемое клавиатурой. При выполнении прерывания scan-код преобразуется в код ASCII, и оба кода (scan-код и ASCII-код) пересылаются в соответствующее поле ОЗУ машины. При этом по наличию кода отпускания проверяется, все ли клавиши отпущены в момент нажатия следующей клавиши (это необходимо для организации совместной работы с клавишами SHIFT, CTRL и ALT).

Контроллер клавиатуры организует автоматическое повторение клавишной операции: если клавиша нажата более 0,5 с, то генерируются повторные коды нажатия клавиши через регулярные интервалы так, как если бы вы клавишу нажимали повторно.

Примечание: любой ASCII-код может быть введен с клавиатуры путем набора на малой цифровой клавиатуре десятичного кода, равного 16-ричному ASCII-коду, с одновременным нажатием (и удержанием на время набора) клавиши ALT, например, для ввода символа «↓» следует держать нажатой клавишу А1T и набрать число 25, после отпускания клавиш на экран выведется символ.

Основной тенденцией развития клавиатур ПК является повышение их эргономических качеств. После выявления профессиональных заболеваний кистей рук («туннельный» синдром лучезапястного сустава) у интенсивно работающих на клавиатуре групп пользователей, производители компьютеров стали уделять вопросам усовершенствования клавиатуры существенно большее внимание. Современная эргономичная клавиатура, как правило, характеризуется своеобразной изогнутой формой, которая позволяет поддерживать локти в разведенном положении. В некоторых клавиатурах полотно можно разделять на две половинки и разносить их на удобное расстояние.

Появилось сообщение фирмы Data Hand Systemо разработке экономичной, сокращающей движения руки 5-клавишной клавиатуры: четыре клавиши для ввода букв и цифр и одна клавиша манипулятора. Каждая клавиша имеет пять направлений движения. При работе кисть руки удобно лежит в специальном углублении, а клавишами управляют лишь кончики пальцев.

Эргономичные клавиатуры выпускают компании Microsoft,Cherry,BTCи др.

Другой тенденцией является оснащение клавиатуры динамиками, манипуляторами типа трекбол, устройствами для считывания пластиковых карт и т.п. Из всех этих усовершенствований наиболее практичным представляется беспроводная клавиатура, передающая информацию в ПК при помощи инфракрасных волн.

Задание № 1. Определите назначение клавиатуры и запишите его. Как распределяются клавиши клавиатуры по функциональному предназначению? Опишите принцип передачи нажатия клавиши в символ, записываемый в оперативную память ПК. Как можно ввести с клавиатуры символы ASCII-кода?

Для управления курсором удобным средством является устройство, называемоемышью. В 1968 г. на конференции по вычислительной технике в Сан-Франциско сотрудник лаборатории Xerox Дуглас Энджелбарт представил действующие устройства, позволяющие человеку непосредственно взаимодействовать с компьютером — клавиатуру для ввода текста, клавиши для передачи команд компьютеру и указательное устройство для выбора символов на экране — «мышь».

Первый опыт массового применения этого манипулятора, имевшего всего одну кнопку, в своих компьютерах Macintosh получила компания Apple. Большинство фирм, производящих подобные устройства, обеспечивают совместимость по системе команд либо с Microsoft Mouse (две управляющие клавиши), либо с Mouse Systems Mouse (три управляющие клавиши), а чаще всего с ними обеими, позволяя выбирать соответствующий режим при помощи механического переключателя. Мышь делает очень удобным манипулирование такими широко распространенными в графических пакетах объектами, как окна, меню, кнопки, пиктограммы и т.д.

Подавляющее число компьютерных мышек используютоптико-механический принцип кодирования перемещения (рис. 2).

С поверхностью стола соприкасается тяжелый, покрытый резиной шарик сравнительно большого диаметра. Ролики, прижатые к поверхности шарика, установлены на перпендикулярных друг другу осях с двумя датчиками. Датчики, представляющие собой оптопары (светодиод-фотодиод), располагаются по разные стороны дисков с прорезями. Порядок, в котором освещаются фоточувствительные элементы, определяет направление перемещения мыши, а частота приходящих от них импульсов — скорость. Хороший механический контакт с поверхностью обеспечивает специальный коврик.

В последнее время для более точного позиционирования курсора стала использоваться оптическая мышь. Для нее применяется специальный коврик, на поверхности которого нанесена мельчайшая сетка из перпендикулярных друг другу темных и светлых полос. Расположенные в нижней части мыши две оптопары освещают коврик и по числу пересеченных при движении линий определяют величину и скорость перемещения. Оптические мыши не имеют движущихся частей и лишены такого присущего оптико-механическим мышам недостатка, как перемещение курсора мыши рывками из-за загрязнения шарика. Разрешающая способность применяемого в мыши устройства считывания координат составляет 400 dpi (Dot per Inch— точек на дюйм) и выше, превосходя аналогичные значения для механических устройств.

В настоящее время существуют следующие основные способы подключения мыши:

• через последовательный, или COM-порт (интерфейс RS-232С, EIA-232D);

• через порт PS/2 (6—контактный разъем miniDIN);

• при помощи универсальной последовательной шины USB;

• с помощью инфракрасного порта.

К основным тенденциям развития современных мышей можно отнести постепенный переход на шину USB, а также поиски в области эргономических усовершенствований. К ним можно отнестибеспроводные мыши, работающие в радио- или инфракрасном диапазоне волн, а также мыши с дополнительными кнопками. Наиболее удачными решениями являются наличие между двумя стандартными кнопками колесика (мышьMicrosoft IntelliMouse) или качающейся средней кнопки (мышиGenius NetMouse NetMouse Pro), которые используются для быстрой прокрутки документа под Windows.

К наиболее известным производителям мышей относятся компании Genius,Logitech,Microsoft,Mitsumiи др.

В переносных ПК вместо мыши используют:

• трекбол (Trackball), представляющий собой «перевернутую» мышь, так как у него приводится в движение не корпус устройства, а только его шар увеличенного по сравнению с мышью размера, что позволяет существенно повысить точность управления курсором;

• тачпад (TouchPad), представляющий собой чувствительную контактную площадку, движение пальца по которой вызывает перемещение курсора;

• трекпойнт (TrackPoint) — координатное устройство, представляющее собой миниатюрный джойстик с шершавой вершиной диаметром 5-8 мм; расположен на клавиатуре между клавишами и управляется нажатием пальца.

Вкачестве манипулятора, с помощью которого осуществляется управление ПК выступаетджойстик(Joystick), или рычажный манипулятор. Он является аналоговым координатным устройством ввода информации. Практически любую современную модель джойстика технически можно представить как два реостатных датчика, для питания которых используется напряжение +5 В. Рукоятка джойстика связана с двумя переменными резисторами, изменяющими свое сопротивление при ее перемещении. Один резистор определяет перемещение по координате X, а другой — по Y. В задачу адаптера джойстика входит преобразование изменения параметра сопротивления в соответствующий цифровой код.

Джойстики могут иметь вид ручки управления, штурвала, руля, плоской площадки с кнопками (Game Pad) и др.

Задание № 2. Для чего предназначена мышь? Опишите оптико-механический принцип работы мыши. Какие существуют способы подключения мыши к системному блоку? Какие существуют типы манипуляторов, используемых в переносных ПК (ноутбуках)?