10. Устройства ввода-вывода

Устройства ввода

Клавиатура

Важнейшим из устройств ввода, несомненно, является клавиатура (рис.1). Подавляющее большинство современных клавиатур являются полноходовыми контактными, т.е. клавиша утапливается при нажатии и замыкает контакт между двумя металлическими пластинками, покрытыми, во избежание окисления, пленкой благородного металла. Хорошая клавиатура рассчитана на несколько десятков миллионов нажатий каждой клавиши. При нажатии клавиши генерируется связанный с ней код, заносимый в соответствующий буфер памяти, а при ее отпускании – другой код, что позволяет перепрограммировать назначение клавиш, вводя новую таблицу соответствия этих кодов.

Рис. 1. Клавиатура

Ряд клавиш при совместном нажатии пары из них генерируют специальный код, отличный от того, который генерируется при нажатии каждой клавиши в отдельности. Это позволяет значительно увеличить возможности клавиатуры. Вспомним, что для передачи всех возможностей при байтовой системе кодирования могло бы понадобиться 256 клавиш, чего нет ни на одной клавиатуре благодаря указанным совмещениям.

Большинство клавиатур имеют стандартные группы клавиш:

• клавиши пишущей машинки – для ввода букв, цифр и других знаков;

• служебные клавиши, перенацеливающие действия остальных (переключатели регистров, переходы с латинского шрифта на русский и другие);

•функциональные клавиши F1 – F12 (иногда их меньше), назначение которых задает разработчик прикладной программы;

• дополнительные цифровые клавиши для большего удобства в работе.

Важным свойством клавиатуры, благодаря которому пользователь может работать не один час подряд, является эргономичность. Этим термином задается совокупность характеристик, определяющих удобство (в широком смысле слова) устройства. По отношению к клавиатуре это дизайн, отсутствие бликов, удобное взаиморасположение и размеры клавиш и многое другое.

Мышь

Первую компьютерную мышь создал Дуглас Энджельбарт в 1963 году в Стэндфордском исследовательском центре.

Распространение мыши получили благодаря росту популярности программных систем с графическим интерфейсом пользователя.

Мышь делает удобным манипулирование такими широко распространенными в графических пакетах объектами, как окна, меню, кнопки, пиктограммы и т.д.

В состав стандартного оснащения современного персонального компьютера входит мышь – устройство ввода и управления. Конструктивно это коробочка с выступающим внизу шариком (у механической мыши), который, поворачиваясь, вращает взаимно перпендикулярные колесики. Благодаря наличию в них специальных прорезей оптическая система мыши способна отслеживать и преобразовывать движение шарика в перемещение курсора на экране компьютера. Две или три клавиши на верхней стороне мыши позволяют отдавать многочисленные команды, определяемые текущей программой.

Поначалу на рынке PC-совместимых компьютеров мышь не пользовалась особым спросом, но с появлением Windows и OS/2 стала почти обязательной принадлежностью всех систем. Сейчас мышь входит в комплект практически каждого компьютера. Эти устройства выпускаются различными производителями, имеют самые разнообразные конструкции и размеры. Некоторые фирмы, взяв за основу стандартную мышь и перевернув ее, создалиTrackball. При его использовании вы двигаете рукой шарик, а не все устройство. IBM производит очень "крутое" устройство, называемое Tracpoint, которое может использоваться и как мышь (шариком вниз), и как Trackball (шариком вверх). В большинстве случаев в Trackball установлен шарик гораздо большего размера, чем в стандартной мыши. С точки зрения дизайна Trackball идентичен мыши по базовым функциям и электрической "начинке", но отличается ориентацией и размером шарика.Среди фирм - производителей этого устройства наиболее крупными являются Microsoft и Logitech. Несмотря на внешнее разнообразие, все устройства работают одинаково. Основными компонентами мыши являются:

• корпус, который вы держите в руке и передвигаете по рабочему столу;

• шарик - датчик перемещения мыши;

• несколько кнопок (обычно две) для подачи (или выбора) команд;

• кабель для соединения мыши с компьютером;

• разъем для подключения к компьютеру.

Рис. 2. Устройство механической мыши

Корпус мыши сделан из пластмассы, и в нем практически нет движущихся компонентов. В верхней части корпуса, под пальцами, располагаются кнопки. Количество кнопок может быть разным, но обычно их только две. Для работы дополнительных кнопок нужны специальные программы. Внизу располагается небольшой покрытый резиной металлический шарик, который вращается при перемещении мыши по столу. Вращение шарика преобразуется в электрические сигналы, которые по кабелю передаются в компьютер. В некоторых конструкциях мыши устанавливается оптический датчик, с помощью которого регистрируются перемещения устройства относительно нарисованной координатной сетки.

Есть еще ряд манипуляторов, служащих для ввода информации: световое перо, джойстик и т.д. Они второстепенны, решают некоторые ограниченные задачи.

Сканер

Добавление сканера в систему – прекрасный способ существенно расширить возможности ПК. Он привнесет такое качество, которое не добудешь применением более мощного процессора и наращиванием ОЗУ.

Принцип действия сканера

Сканеры – это, по существу, настольные аналого-цифровые преобразователи. Они превращают аналоговые графические объекты – документы, страницы журнала, фотографии, служебные удостоверения – в цифровые растры, которые распознает система ПК. Соответствующее программное обеспечение позволяет изменять такие параметры изображения, как яркость, контрастность, цветовой тон, (как в телевизоре) и использовать спецэффекты. Специальные программы для оптического распознавания символов (OCR – Optical Characters Recognition) позволяют преобразовать графическое изображение станицы текста в форму, которую воспринимают текстовые редакторы (такие как Word). Картинка становится текстом, и его можно редактировать обычным образом.

Принцип действия сканера основан на следующем. Источник света подсвечивает узкий участок (“строку”) сканируемого документа. Отраженный от документа свет проходит через систему линз и попадает на линейную ПЗС-матрицу.

На рынке имеется много различных моделей сканеров: от точных высокого разрешения, предназначенных для профессиональных целей, до дешевых моделей для быстрого сканирования документов. Но все это разнообразие можно разделить на три основные типа: планшетные сканеры; листовые сканеры; ручные сканеры.

Планшетные сканеры

Рис. 3. Планшетный сканер

Планшетные сканеры – наиболее популярные и универсальные приборы. Они выглядят как прямоугольная коробка, под крышку которой помещается лист бумаги формата А4, а иногда и большего. Все очень похоже на ксерокс. Планшетные сканеры обеспечивают наибольшую точность сканирования, так как документ при сканировании неподвижен, а оптическая система осуществляет прецизионное движение. На таких сканерах можно сканировать страницы журналов и не очень толстых книг. В случае толстых книг качество сканирования падает (как и в ксероксах), так как не удается обеспечить плотное прилегание сканируемого листа вблизи корешка книги.

К недостаткам планшетных сканеров следует отнести то, что приходится укладывать сканируемые листы вручную.

Ручные сканеры

Эти сканеры формируют самый дешевый сегмент рынка сканеров. Здесь перемещение оптической системы осуществляется пользователем вручную. Поэтому неудивительно, что сканирование получается не очень качественное, если дрожит рука. При работе со сканером необходимо медленно (чтобы успевал очиститься буфер текущей строки) и с постоянной скоростью вести его головку вдоль сканируемого документа. Переполнение буфера контролируется светодиодом: в нормальной ситуации он постоянно горит, при заполнении буфера начинает мигать, а при потере информации гаснет, и сканирование следует повторить. Ширина головки ручного сканера невелика (около 100 мм), поэтому для сканирования стандартного листа А4 требуется 2 или 3 прохода. Ручное сканирование – это тяжелая, утомительная физическая работа, которая требует определенных навыков.

Преимуществами ручного сканера является низкая цена, а также возможность сканирования толстых книг, которые другими моделями отсканировать нельзя. Ручные сканеры могут использоваться в комплекте с портативными компьютерами, если нужно сканировать документы в командировке, в полевых условиях, в дороге, в тесноте.

Листовой сканер

Существуют такие модели сканеров которые позволяют обрабатывать только один лист, протягивая его между барабанами. Это и есть листовые сканеры Такой тип сканеров иногда интегрируется в современное МФУ (многофункциональное устройство – сканер-копир-принтер-факс).

Средства речевого ввода

Не так давно появились средства речевого ввода, которые позволяют пользователю вместо клавиатуры, мыши и других устройств использовать речевые команды (или проговаривать текст, который должен быть занесен в память в виде текстового файла). Возможности таких устройств достаточно ограничены, хотя они постоянно совершенствуются. Проблема не в том, чтобы записать речь, подвергнуть ее дискретизации и ввести коды в компьютер (при современном уровне техники это несложно), а чтобы распознать смысл речи и представить ее, например, в текстовой форме, допускающей последующую компьютерную обработку. Например, программа “Kurzweil Voice 1.0 for Windows” обеспечивает распознавание (на английском языке) всех речевых команд для навигации в среде “Windows”, а в режиме диктовки текста способна распознать до 40 тысяч слов, произносимых в среднем для человека темпе речи (требуя, однако, не менее 16 Мбайт ОЗУ и не менее 50 Мбайт на винчестере лишь для самой себя). Многие специалисты связывают с прогрессом устройств речевого ввода будущее компьютерной техники, считая такие устройства ведущими элементами ее интеллектуализации.

Устройства вывода

Мониторы

Основной параметр, характеризующий монитор, – его размер. Размеры монитора обыкновенно определяются длиной диагонали экрана электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). Для популярных приложений, работающих в графической среде Windows, наиболее подходящими являются мониторы размером 15-21 дюймов (14-дюймовые мониторы уходят в прошлое). Следует отметить, что действительный размер изображения, как правило, меньше размера ЭЛТ приблизительно на один дюйм (то есть для 15-дюймового монитора видимая область экрана соответствует примерно 14-ти дюймам по диагонали), хотя у разных производителей эта величина может слегка варьироваться.

Другой важный параметр, характеризующий работу в графической среде – разрешение. Для количественного описания разрешения используют пиксел (pixel –от picture element, по-русски – элемент изображения). Режимы разрешения различаются количественно произведением пикселов, укладывающихся по горизонтали и вертикали экрана. На мониторах общего назначения обычно устанавливают режимы: 640x480, 800x600, 1024x768 пикселов. Те, кому приходится интенсивно работать с офисными приложениями (Word, Excel, Power Point, Publisher), предпочли бы сесть за 17-дюймовый монитор, позволяющий установить разрешение 1024x768 или 1280x1024 пикселов. Действительно, удобно, когда текстовый документ формата А4 помещается на экране в натуральную величину – при высоком разрешении не  Мониторы на основе ЭЛТ.

 ЖК-мониторы. 

Основные характеристики дисплеев с точки зрения пользователя таковы: разрешающая способность, число воспроизводимых цветов (для цветного дисплея) или оттенков яркости (для монохромного). Для алфавитно-цифрового дисплея разрешающая способность – число строк на экране и символов в каждой строке.

 Принтеры

Под принтером обычно подразумевают устройство вывода данных, преобразующее информацию в удобную для чтения форму на бумаге.

Принтеры классифицируют по следующим критериям:

• По принципу действия: матричные, струйные, лазерные.

• По способу печати:

  • последовательные - печатный документ формируется символ за символом;

  • строчные - при печати устройство формирует сразу всю строку целиком;

  • страничные - на бумагу наносится изображение сразу всей страницы.

• По технологии печати:

  • ударные (для переноса красящего вещества используется механический удар);

  • безударные.