1.6.2. Засоби обміну інформацією
Обмін інформацією в процесі проектування здійснюють периферійні пристрої ЕОМ. Вони забезпечують зв’язок проектувальника з ЕОМ. Головними функціями спеціаліста при проектуванні є прийняття рішень в процесі інтерактивного діалогу, контроль за процесом проектування, оцінка його результатів на проміжних стадіях проектування, відбір рішення з розглянутих варіантів та корегування параметрів проектних рішень. Для забезпечення виконання таких функцій використовуються пристрої, що забезпечують обмін інформацією при перетворенні форми представлення інформації як із зручної для людини (текстової та графічної) в машинну (цифрову) , так і у зворотному напрямі.
Рис.1.2. Класифікація технічних засобів обміну інформацією
На рис. 1.2 подана класифікація технічних засобів обміну інформацією, до яких також застосовується і інша назва: „Засоби відображення та інформаційного зв’язку”. Вся множина засобів обміну інформацією розділена на дві групи.
Першу групу складають пристрої, що забезпечують односторонній обмін інформацією. Одні з них використовуються для введення інформації в ЕОМ. Вони виконують перекодування інформації в машинну мову (у цифрову форму). Інші для виводу одержаної при проектування інформації з машинної мови в форму зручну для проектувальника.
Для введення текстової інформації застосовується контактна та безконтактна клавіатура. Для діалогу при роботі з інформацією, розміщеною на екрані, застосовуються маніпулятори.
Клавіатура – пристрій вводу інформації до ПЕОМ. Вона має корпус, 101 або більше клавіш (деякі продубльовані), контролер із кеш-пам’яттю (може запам’ятати до 15 введених символів), індикатори стану. Клавіатура підключається за допомогою кабелю до системного блоку і живиться напругою +5 вольт. Якщо натиснути на клавішу, виробляється так званий скен-код клавіші, а також ініціюється апаратне переривання IRQ1, яке має значний пріоритет. Є біля 60 клавіш із буквами, цифрами, знаками пунктуації, а також біля 40 таких, що призначені для керування ПЕОМ. Вони складають групи.
Службові (Shift, Alt, Ctrl), функціональні (F1 … F12), перемикачі режимів (Caps_Lock, Num_Lock, Scroll_Lock), спеціалізовані командні (Print_Screen, Pause (Break), Tab, Insert, Delete, Home, End, Page_Up, Page_Down, Esc, Enter). Функціональні клавіші F1 … F12 можуть застосовуватися тільки програмно. Клавіша “Enter” подає до мікропроцесора команду на виконання.
Пристрої для маніпуляцій «миша» та трекбол (кулька, яку крутять пальцями) – також пристрої вводу інформації, у вигляду команд. Звичайно “миша” має 2 кнопки (типу Microsoft Mouse), або 3 (Mouse System). Існують також іще два типу “миші”: Genius Mouse, Logitech Mouse. “Миші” можуть бути механічні, оптико-механічні, оптичні. Ці пристрої керують положенням курсору на екрані монітора, а також формують деякі різновиди команд (завдяки одиничному або швидкому подвійному натисканню на кнопки). “Миша” за допомогою кабелю підключається звичайно до роз’єму порту COM. Натомість трекбол монтується на корпусі ПЕОМ (звичайно, це переносна ПЕОМ – ноутбук). Існують і безпровідні “миші” (з інфрачервоним з’єднанням) та спеціалізовані “миші” для роботи з тривимірною комп’ютерною графікою. Кожна “миша” при покупці повинна мати дискету з драйвером. На ноутбуках замість трекболу тепер звичайно поміщують горизонтальний екран малих розмірів, по якому водять пальцем, щоб перемістити на екрані монітору положення курсору “миші”. Такий екран та трекбол додатково мають дві клавіші (ліву та праву), як і у звичайної “миші”.
Перетворювачі, що виконують введення інформації з машинних носіїв типу перфокарти та стрічки на сьогодні втратили актуальність.
Пристрої одностороннього обміну від ЕОМ до користувача подають інформацію на екрани дисплеїв (моніторів), або оформлюють її на твердих носіях (наприклад, на папері) за допомогою принтерів (друкуючих пристроїв) та плоттерів (креслярських автоматів).
Монітори ПЕОМ спочатку були “алфавітно-цифрові” монохромні (MDA, 1979 р.). Принципово важливою стала поява графічних, зокрема багатокольорових моніторів. Спочатку це були 4-х кольорові CGA (1980 р.), монохромні HGC фірми Hercules (1982 р.), потім 16-ти кольорові EGA (1984 р.), 256-ти кольорові з відтінками VGA (1987 р.), SVGA (1989 р.), XGA, TIGA та ін. Нині стандартні монітори можуть відображати до 16 Мбт кольорів й їхніх відтінків, що цілком достатньо для реалістичного зображення.
Є три методи передавання сигналу в монітор:
композиційний (аналоговий сигнал передається по одній лінії, як у телевізорі);
цифровий забезпечують 4-ри цифрові лінії: 3-ри лінії кольору та 1-на– інтенсивності. Такий метод реалізовано в моніторах EGA, що мали 16-ти кольоровий режим;
аналоговий забезпечують 4-ри аналогові лінії: 3-ри лінії кольору (червоний – „R”, зелений – „G”, синій – „B”), та 1-на лінія інтенсивності. Усі вони майже плавно регулюються рівнем напруги. Останній метод реалізовано у VGA, SVGA та інших сучасних графічних режимах і забезпечує практично достатню кількість кольорів та відтінків.
Розрізняють растрові та векторні монітори. З них найбільш розповсюджені – растрові (розгортка зображення здійснюється рядками). Крім того, монітори виконуються на основі електронної трубки (більшість стаціонарних), на основі плівкових технологій (в переносних ПЕОМ – ноутбуках, в останній час з’явилися й для стаціонарних) та плазмових систем.
Зображення на екрані – це сукупність точок екрану – пікселів, які світяться з різною яскравістю, різними кольорами та їхніми відтінками. Графічні можливості побудови зображення на екрані монітору є сумою можливостей монітору та відеоадаптера (відео карти).
Основні характеристики монітору:
розмір екрана по діагоналі в дюймах: від 9 (на ноутбуках) і 14 (на стаціонарних ПЕОМ) до 22 дюйма (стандарт) і вище;
розрізнююча здатність (максимально можлива кількість пікселів, вздовж горизонталі та вертикалі). Для VGA це 640х480, SVGA – 800х600, 1024х768, 1152х864, 1280х1024, 1600х1200. Як правило, відношення кількості пікселів по горизонталі до кількості пікселів по вертикалі таке ж, як і відношення розмірів екрану за цими напрямками. Це дозволяє одержувати неспотворене зображення: коло видно як коло, а не як еліпс;
відсутність «інтерліву» при розгортці зображення (черезрядкової розгортки зображення) – NI (No Interleave), наявність захисту від випромінювання – LR (Low Radiation); відповідність стандарту хвильового випромінювання – MPR II;
максимально допустима частота поновлення (регенерації) кадру (вертикальна розгортка): 56 Гц (це дуже мало), …, 75 Гц (вже прийнятно), … 85 Гц (добре), … до 120 Гц (відмінно, але коштовніше) тощо. Зображення при підвищенні цієї частоти стає природніше, менше втомлюються очі користувача. Залежить від встановленого відео режиму. Якщо задано тільки іншу характеристику – горизонтальну частоту розгортки, то цю частоту можна підрахувати: задане значення необхідно поділити на значення встановленої розв’язувальної спроможності по вертикалі;
мінімальний розмір точки, що формує зображення на екрані: від 0.35 мм (VGA) до 0.18 мм (SVGA) і менше;
Основні характеристики відеоадаптера:
об’єм відео пам’яті: для VGA і вище – від 512 Кбт до кількох Мбт (вже 16, 32 і більше);
можливі частоти поновлення кадру (вертикальна розгортка). Наприклад: 56, 60, 72, 75, 85, … Гц тощо. Максимально допустима частота поновлення кадру (як і в моніторі) може залежати від встановленої розрізнюючої здатності (640х480, 800х600, …);
кількість кольорів та їхніх відтінків, інакше – глибина кольору. При виділенні на піксель 4-х розрядів (бітів) відео пам’яті – 16 кольорів, при 8 – 256, при 16 розрядах – High Color (64 Кбт кольорів та відтінків), при 24 розрядах – True Color (16 Мбт кольорів та відтінків).
швидкодія (у формуванні нового зображення): від частки екрану за секунду до кількох десятків екранів. Ця характеристика залежить від швидкодії локальної шини, до якої підключено відеоадаптер. Наприклад, при розрізнюючій здатності 800х600, глибині кольору в 24 розряди та частоти регенерації кадру 75 Гц потрібно мати швидкодію локальної шини 800х600х24х75/(8х1024х1024)=103 Мбт/с. Це наближається до теоретичної швидкодії локальної шини PCI (132 Мбт/с). Для підвищення швидкодії застосовуються так звані акселератори та графічні сопроцесори (різниця між ними – в ступені програмуємості), а також розробляються нові локальні шини (наприклад, AGP – Advanced Graphics Port);
кількість “відео сторінок”, які можна помістити у відео пам’ять: від 1 до кількох (залежить від наявного обсягу відео пам’яті, призначених розрізнюючої здатності та глибини кольору).
При “завантаженні” ПЕОМ завжди призначається відео режим, в якому працює монітор і відео карта. Це може бути один з алфавітно-цифрових (звичайних) відео режимів або графічних відео режимів. В алфавітно-цифрових відео режимах мінімальний об’єкт відображення – знак. Під будь-який знак (літера, число, знаки пунктуації та інші символи) виділяється однакове прямокутне поле. Кількість таких полів може бути різною, найчастіше використовують 80 (колонок) по горизонталі і 25 (рядків) по вертикалі. У графічних режимах мінімальний об’єкт відображення – піксель. Завжди є можливість призначити відео режим від максимального, що допускається монітором і відеоадаптером, до мінімального існуючого.
Кожний монітор має регулювання чіткості (ззаду, під кришкою), контрастності та яскравості; сучасні монітори – регулювання розмірів і центрування, інших параметрів зображення.
1 – папір; 2 – барвна стрічка; 3 – голка; 4 – головка; 5 – пружина; 6 – молоточок; 7 – електромагніт
Рис. 1.3. Принцип дії матричного принтера