Устройства ввода вывода

Устройства ввода

Разное

Алфавитно-цифровая клавиатура

Назначение: ввод алфавитно-цифровых символов, управление курсором.

Курсор — специальный значок на экране дисплея (чёрточка, стрелка, подсвеченный прямоугольник, крестик и пр.), который отмечает место, где появится символ, введённый с клавиатуры, или обозначение команды (программы, документа), которую надо выполнить.

Принцип работы. Клавиши клавиатуры подключены к матрице контактов. Каждой клавише или комбинации клавиш присвоен свой номер (код). Внутри клавиатуры находится отдельный микропроцессор. Каждое нажатие на клавишу замыкает контакт. При этом в соответствии с матрицей контактов микропроцессор генерирует код нажатой клавиши. Этот код запоминается в специальной области (буфере микропроцессора) и становится доступным для обработки программными средствами.

Клавиатуры бывают механические, полумеханические и мембранные. Одни клавиатуры при нажатии на клавишу издают механический щелчок, другие — молчат.

Основные пользовательские характеристики:

  • количество нажатий каждой клавиши до ее отказа,

  • дизайн и удобство в работе (эргономичность).

Манипулятор мышь

Назначение: управление курсором (указателем) мыши, ввод управляющей информации.

С появлением графических оболочек мышь стала необходимой для эффективной работы на компьютере.

Принцип работы. Мышь — небольшая коробочка с кнопками. В ней — шарик, катающийся по поверхности стола. К шарику прижаты два взаимно перпендикулярных ролика, которые он вращает. Датчики поворота ролика передают сигналы в компьютер. «Хвост» из проводов, по которым идут сигналы, дал устройству имя «мышь». Курсор мыши управляется перемещением мыши по столу. Управляющая информация вводится нажатием на кнопки мыши.

Мыши бывают одно-, двух-, трёхкнопочные. Они могут соединяться с компьютером проводом или при помощи радиопередатчиков (беспроводные). Существуют оптические мыши без шарика, оснащённые фотоэлементами, и оптомеханические мыши. Разновидностью мыши можно считать трэкбол (trackball), который можно сравнить с мышью, которая лежит на спине шарообразным брюшком вверх.

Основные пользовательские характеристики:

  • количество нажатий кнопки до её отказа;

  • реакция на движение руки или баллистический эффект;

  • разрешающий шаг (разрешение);

  • дизайн и удобство в работе (эргономичность).

Разрешение измеряется в dpi (dot per inch — количество точек на дюйм). Если мышь имеет разрешение 900 dpi и её передвинули на 1 дюйм (2,53 см) вправо, то привод мыши получает через микроконтроллер информацию о смещении на 900 единиц вправо. Нормальное разрешение мыши — от 200 до 900 dpi.

Баллистическим эффектом называется зависимость точности позиционирования мыши от скорости её перемещения.

Программная поддержка. Драйвер мыши поставляется вместе с устройством. Современные операционные системы содержат драйверы для большинства манипуляторов этого типа и автоматически при включении компьютера подбирают наиболее подходящий из них.

Тачпад (англ. touchpad — сенсорная площадка), сенсорная панель

— указательное устройство ввода, применяемое, чаще всего, в ноутбуках.

Как и другие указательные устройства, тачпад обычно используется для управления «указателем», перемещением пальца по поверхности устройства. Тачпады имеют различные размеры, но обычно их площадь не превосходит 50 см².

Работа тачпадов основана на измерении ёмкости пальца или измерении ёмкости между сенсорами. Ёмкостные сенсоры расположены вдоль вертикальной и горизонтальной осей тачпада, что позволяет определить положение пальца с нужной точностью.

Поскольку работа устройства основана на измерении ёмкости, тачпад не будет работать, если водить по нему каким-либо непроводящим предметом, например, основанием карандаша. В случае использования проводящих предметов тачпад будет работать только при достаточной площади соприкосновения. (Попробуйте касаться тачпада пальцем лишь чуть-чуть). Влажные пальцы затрудняют работу тачпада.

Трекбол (англ. trackball)

— указательное устройство ввода информации об относительном перемещении для компьютера. Аналогично мыши по принципу действия и по функциям. Трекбол функционально представляет собой перевернутую механическую (шариковую) мышь. Шар находится сверху или сбоку и пользователь может вращать его ладонью или пальцами, при этом не перемещая корпус устройства. Несмотря на внешние различия, трекбол и мышь конструктивно похожи — при движении шар приводит во вращение пару валиков или, в более современном варианте, его сканируют оптические датчики перемещения (как в оптической мыши).

В настоящее время трекболы достаточно редко применяются в домашних и офисных компьютерах, однако нашли применение в промышленных и военных компьютерах, где пользователю приходится работать в условиях недостатка места и наличии вибрации. Так, трекболы используются в кабинах управления ракетного комплекса С-300.

Джойстик (англ. Joystick = Joy + Stick)

— устройство ввода информации в электронное устройство, манипулятор, часть интерфейса пользователя. Служит для изменения позиции элемента интерфейса (в частности курсора), также для перебора элементов списков. Является одним из стандартных средств ввода для компьютеров и многих мобильных телефонов. Широкое применение получил в компьютерных играх. Представляет собой рычаг на основании, который можно перемещать в одном, двух, трёх плоскостях. На рычаге обычно располагаются кнопки и переключатели различного назначения.

По количеству степеней свободы и, соответственно, плоскостей, в которых возможно изменение положения контролируемого объекта, джойстики подразделяются на:

  • одномерные (управление перемещением объекта либо вверх-вниз, либо влево-вправо)

  • двухмерные (управление объектом в двух плоскостях)

  • трёхмерные (управление объектом во всех трёх плоскостях)

Графический планшет (или дигитайзер)

Это устройство для ввода рисунков от руки непосредственно в компьютер. Состоит из пера и плоского планшета, чувствительного к нажатию или близости пера. Также может прилагаться специальная мышь.Графические планшеты применяются как для создания изображений на компьютере способом, максимально приближённым к тому, как создаются изображения на бумаге, так и для обычной работы с интерфейсами, не требующими относительного ввода (хотя ввод относительных перемещений с помощью планшета и возможен, он зачастую неудобен).

Кроме того, их удобно использовать для переноса (отрисовки) уже готовых изображений в компьютер.

Сканер

Устройство, которое, анализируя какой-либо объект (обычно изображение, текст), создаёт цифровую копию изображения объекта.

Процесс получения этой копии называется сканированием.

Назначение.

Сканер — устройство для перевода графической информации в цифровую. Функция сканера — получение электронной копии документа, созданного на бумаге.

Ввод данных в компьютер — это одна из самых утомительных и подверженных ошибкам операций, сканеры облегчают эту работу.

Принцип работы. Лампа освещает сканируемый текст, отражённые лучи попадают на фотоэлемент, состоящий из множества светочувствительных ячеек. Каждая из них под действием света приобретает электрический заряд. Аналого-цифровой преобразователь ставит в соответствие каждой ячейке числовое значение, и эти данные передаются в компьютер.

Сканеры бывают ручные, портативно-страничные, планшетно-офисные, сетевые (скоростные), широкоформатные; они могут быть чёрно-белые (до 64 оттенков серого) и цветные (256 – 16 млн. цветов).

Ручные сканеры внешне напоминают «мышь» большого размера, которую пользователь двигает по сканируемому изображению. Однако ручное перемещение устройства по бумаге, небольшой размер охватываемой области сканирования не обеспечивают достаточной скорости и требуют тщательной состыковки отдельных участков изображения. ручной сканер

К настольным сканерам относятся планшетные, роликовые (портативно-страничные), барабанные и проекционные сканеры.

Основной отличительный признак планшетного сканера — сканирующая головка перемещается относительно неподвижной бумаги. Они просты и удобны в эксплуатации, позволяют сканировать изображения как с отдельных листов, так и с книг, журналов.

У портативно-страничных сканеров бумага перемещается относительно сканирующей головки. Они довольно компактны, но отсканировать с их помощью рисунок из книги вряд ли получится. Этот тип сканеров используется для ввода страниц документов форматом от визитной карточки до А4, система автоматической подачи бумаги обеспечивает равномерное сканирование по всей ширине листа.

Основные пользовательские характеристики:

  • разрешающая способность (оптическое разрешение), то есть количество распознаваемых точек (пикселей) на дюйм (измеряется в dpi — dots per inch). Обычно составляет 600-1200 dpi;

  • скорость сканирования — показатель быстродействия, который равен времени, затрачиваемому на обработку одной строки изображения;

  • размеры сканируемого листа (область сканирования);

  • разрядность битового представления — определяет максимальное число цветов или оттенков серого, которые может воспринимать сканер.

Веб-камера

Цифровая видео или фотокамера, способная в реальном времени фиксировать изображения, предназначенные для дальнейшей передачи по сети интернет (в программах типа Instant Messenger или в любом другом видеоприложении).

Помимо очевидного применения в видеоконференцсвязи, вебкамеры быстро обрели популярность в качестве средства, позволяющего одним пользователям Интернета созерцать мир через камеры, подключённые к Интернету другими пользователями.

Существуют камеры, транслирующие через Интернет изображения птичьих гнёзд, городских улиц, частных жилищ, сельской местности, офисов, городских панорам, извергающихся вулканов, канатных дорог, пекарен и т. п. На сегодняшний день веб-камеры есть даже в космосе (например, на Международной космической станции).

Цифровой фотоаппарат

— устройство, являющееся разновидностью фотоаппарата, в котором светочувствительным материалом является матрица или несколько матриц, состоящая из отдельных пикселей, сигнал с которых представляется, обрабатывается и хранится в самом аппарате в цифровом виде.

Цифровые фотоаппараты можно поделить на несколько классов:

  • Компактные ( «мыльница» традиционных размеров). Характеризуются малыми размерами и весом. Малый физический размер матрицы означает низкую чувствительность или высокий уровень шумов. Также этот тип камер обычно отличает отсутствие или недостаточная гибкость ручных настроек экспозиции.

  • Сверхкомпактные, миниатюрные. Отличаются не только размерами, но часто и отсутствием видоискателя и экрана.

  • Встроенные в другие устройства. Отличаются отсутствием собственных органов управления.

  • Псевдозеркальные — внешним видом напоминают зеркальную камеру, а также, как правило, помимо цифрового дисплея, оснащены видоискателем-глазком. Изображение в видоискателе такого аппарата формируется на отдельном цифровом экране, или на поворачивающемся основном экране. Как правило, имеют резьбу на объективе для присоединения насадок и светофильтров (пример — Konica Minolta серия моделей Z).

  • Полузеркалка — жаргонный термин, описывающий класс аппаратов, в которых имеется наводка по матовому стеклу через съёмочный объектив, однако нет возможности объектив менять. В таких аппаратах оптическая схема содержит светоделительную призму, которая направляет от 10 до 50 % светового потока на матовое стекло, а остальное передается на матрицу. (примеры — Olympus E-10, E-20)

Устройство ввода звуковой информации

Микрофо́н (от микро- и phōnē — звук) — электроакустический прибор, преобразовывающий звуковые колебания в колебания электрического тока. Подключается к микрофонному входу на звукой плате. Звуковая плата преобразует электрический сигнал с микрофона в цифровой дискретный сигнал.

Разное

Мой канал на youtubeУсть-Куломская школаУсть-Куломский районКоноплев О.О.

Устройства ввода-вывода

Дополнительные устройства

Принтер — печатающее устройство.

Осуществляет вывод из компьютера

закодированной информации в виде печатных копий текста или графики.

Существуют тысячи наименований принтеров. Но основных видов принтеров три: матричные, лазерные и струйные.

Матричные принтеры используют комбинации маленьких штырьков, которые бьют по красящей ленте, благодаря чему на бумаге остаётся отпечаток символа. Каждый символ, печатаемый на принтере, формируется из набора 9, 18 или 24 игл, сформированных в виде вертикальной колонки. Недостатками этих недорогих принтеров являются их шумная работа и невысокое качество печати.

Лазерные принтеры работают примерно так же, как ксероксы. Компьютер формирует в своей памяти «образ» страницы текста и передает его принтеру. Информация о странице проецируется с помощью лазерного луча на вращающийся барабан со светочувствительным покрытием, меняющим электрические свойства в зависимости от освещённости.После засветки на барабан, находящийся под электрическим напряжением, наносится красящий порошок — тонер, частицы которого налипают на засвеченные участки поверхности барабана. Принтер с помощью специального горячего валика протягивает бумагу под барабаном; тонер переносится на бумагу и «вплавляется» в неё, оставляя стойкое высококачественное изображение.

Струйные принтеры генерируют символы в виде последовательности чернильных точек. Печатающая головка принтера имеет крошечные сопла , через которые на страницу выбрызгиваются быстросохнущие чернила. Эти принтеры требовательны к качеству бумаги. Цветные струйные принтеры создают цвета, комбинируя чернила четырех основных цветов — ярко-голубого, пурпурного, желтого и черного.

Сканер — устройство для ввода в компьютер графических изображений. Создает оцифрованное изображение документа и помещает его в память компьютера.

Модем — устройство для передачи компьютерных данных на большие расстояния по телефонным линиям связи.

Монитор

Видеосистема компьютера состоит из трех компонент:

монитор (называемый также дисплеем);

видеоадаптер;

программное обеспечение (драйверы видеосистемы).

Видеоадаптер посылает в монитор сигналы управления яркостью лучей и синхросигналы строчной и кадровой развёрток. Монитор преобразует эти сигналы в зрительные образы. А программные средства обрабатывают видеоизображения — выполняют кодирование и декодирование сигналов, координатные преобразования, сжатие изображений и др.

Монитор — устройство визуального отображения информации (в виде текста, таблиц, рисунков, чертежей и др.).

Подавляющее большинство мониторов сконструировано на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), и принцип их работы аналогичен принципу работы телевизора. Мониторы бывают алфавитно-цифровые и графические, монохромные и цветного изображения. Современные компьютеры комплектуются, как правило, цветными графическими мониторами.

Передняя, обращенная к зрителю часть ЭЛТ, с внутренней стороны покрыта

люминофором — специальным веществом, способным излучать свет при попадании на него быстрых электронов.

Люминофор наносится в виде наборов точек трёх основных цветов — красного, зелёного и синего. Эти цвета называют основными, потому что их сочетаниями (в различных пропорциях) можно представить любой цвет спектра.

Наряду с традиционными ЭЛТ-мониторами все шире используются плоские

жидкокристаллические (ЖК) мониторы.

Жидкие кристаллы — это особое состояние некоторых органических веществ, в котором они обладают текучестью и свойством образовывать пространственные структуры, подобные кристаллическим. Жидкие кристаллы могут изменять свою структуру и светооптические свойства под действием электрического напряжения. Меняя с помощью электрического поля ориентацию групп кристаллов и используя введённые в жидкокристаллический раствор вещества, способные излучать свет под воздействием электрического поля, можно создать высококачественные изображения, передающие более 15 миллионов цветовых оттенков.

Разновидность монитора — сенсорный экран. Здесь общение с компьютером

осуществляется путём прикосновения пальцем к определённому месту чувствительного экрана. Этим выбирается необходимый режим из меню, показанного на экране монитора.

Клавиатура

Клавиатура служит для ввода информации в компьютер и подачи управляющих сигналов. Она содержит стандартный набор алфавитно-цифровых клавиш и некоторые дополнительные клавиши — управляющие и функциональные, клавиши управления курсором, а также малую цифровую клавиатуру.

Курсор — светящийся символ на экране монитора, указывающий позицию, на которой будет отображаться следующий вводимый с клавиатуры знак.

Все символы, набираемые на клавиатуре, немедленно отображаются на мониторе в позиции курсора.

Наиболее распространена сегодня 101-клавишная клавиатура c раскладкой клавиш QWERTY (читается “кверти”), названная так по клавишам, расположенным в верхнем левом ряду алфавитно-цифровой части клавиатуры:Такая клавиатура имеет 12 функциональных клавиш, расположенных вдоль верхнего края. Нажатие функциональной клавиши приводит к посылке в компьютер не одного символа, а целой совокупности символов.

Функциональные клавиши могут программироваться пользователем. Например, во многих программах для получения помощи (подсказки) задействована клавиша F1 , а для выхода из программы — клавиша F10.

Управляющие клавиши имеют следующее назначение:

Enter — клавиша ввода;

Esc ( Escape — выход) клавиша для отмены каких-либо действий, выхода из

программы, из меню и т.п.;

Ctrl и Alt — эти клавиши самостоятельного значения не имеют, но при нажатии совместно с другими управляющими клавишами изменяют их действие.

Устройства ввода/вывода (1)

Главные части компьютера — процессор и память. Они расположены в системном блоке. Процессор выполняет алгоритмы, а память хранит информацию.

Все другие устройства обеспечивают или ввод информации в память компьютера (мышь, клавиатура), или вывод из неё (монитор).

Заметим, что к компьютеру можно подключить любое устройство, снабдив его соответствующим контроллером, хоть мухобойку! Но более привычны такие устройства как: монитор, мышь, клавиатура, принтер, флешка…

Когда говорится, что принтер есть устройство вывода компьютера, а сканер — устройство ввода, все согласно кивают. Когда же говорится, что флешка есть устройство ввода/вывода, никто в это не верит («неправда, флешка — запоминающее устройство»).

Хотя на самом деле флешка и МФУ (принтер+сканер) функционально друг от друга не отличаются — они являются для компьютера устройствами ввода/вывода.

Текст, предлагаемый ниже, объясняет авторскую позицию.

Вы можете опустить все предварительные рассуждения и сразу перейти к причине неверного толкования, которая кроится в неверной схеме компьютера, популярной в школьных учебниках информатики.

Но если вы располагаете временем, можете добраться до этого раздела, последовательно прочитав ниже расположенный материал.

Что есть компьютер

Компьютер не всегда выглядит как системный блок, монитор, мышь и клавиатура. Ноутбук, например, представляет собой единое устройство, в которое интегрированы и монитор, и клавиатура, и тачпад (вместо мыши).

Компьютер в стиральной машине и вовсе не такой, у него нет привычной клавиатуры, мыши и монитора (только переключатели, кнопки и маленький ЖК-индикатор в некоторых моделях).

Получается, монитор, клавиатура и мышь для компьютера необязательны (сразу заметим, что жесткий диск, дисковод, флешка тоже факультативны).

А что же есть компьютер?

Чтобы это узнать, давайте убирать устройства, пока не получим минимальный набор без которого компьютера точно не бывает.

Убираем принтеры, сканеры, модемы, флешки, дисководы.

Убираем жесткий диск (в компьютере телефона, например, его нет).

Убираем клавиатуру, монитор и мышку (их не имеет компьютер стиральной машины, компьютер, внутри робота).

Что же остается? Остаётся процессор (обработчик) и внутренняя память (хранилище).

Их убрать нельзя.

— это устройство для обработки информации с помощью программ. Программы выполняет процессор. Обрабатываемая информация, как и сама программа, располагаются во внутренней памяти.

Итак, компьютер — это процессор и внутренняя память.

Процессор объединяет в себе два устройства — исполнительное (АЛУ, арифметико-логическое устройство) и управляющее (УУ, устройство управления). Процессор выполняет команды программы. Управление (выбор команды, её анализ, загрузка операндов) возлагается на УУ, выполнение — на АЛУ.

Внутренняя память это: ОЗУ + ПЗУ + регистры процессора + кэш процессора.

(оперативное запоминающее устройство) — доступна процессору непосредственно, кроме того в ней хранятся программы, по которым процессор работает. Содержимое ОЗУ при отключении питания пропадает.

(постоянное запоминающее устройство) хранит программу первоначальной загрузки компьютера вместе с данными, необходимыми для работы этой программы. Понятно, что эта память не стирается при выключении питания.

Кроме того, в компьютере есть регистры и кэш — дополнительная к ОЗУ память, встроенная прямо в микросхему процессора.

— это сверхбыстрая небольшая память. Команды, в которых операнды расположены в регистрах, выполняются гораздо быстрее команд, операнды которых расположены в ОЗУ.

— это также сверхбыстрая память, в которую предварительно загружаются операнды команд и команды программы из ОЗУ. В дальнейшем, если операнд (или команда) находится в кэше, он (она) читается из кэша, а не из ОЗУ, что ускоряет выполнение программы.

Отметим, что внедрение регистров и кеш-памяти в микросхему процессора, не делает их функционально частью процессора. Процессор — обработчик, а не хранилище информации. Как, например, раположение кнопки сигнала на руле, не делает руль устройством подачи звукового сигнала, руль — это устройство для поворота и удержания на курсе транспортного средства.

Что есть устройства ввода/вывода

Что есть клавиатура, мышь, монитор?

Принтер, сканер?

Жесткие магнитные, оптические диски, электронная флеш память (USB-флешка, память видео и фото камеры)?

Что есть исполнительные устройства (мотор, вращающий барабан стиральной машины, серводвигатель, управляющий рукой робота)?

Итак, компьютер — это процессор и внутренняя память (ОЗУ, ПЗУ, регистры и кэш процессора).

А что же тогда всё остальное?

Для компьютера всё остальное — устройства ввода и вывода.

Позвольте не согласиться!

Флешка — это запоминающее устройство, а не устройство ввода/вывода!

Когда принтер называют устройством вывода, никто не возражает. Когда говорят, что флешка является устройством ввода/вывода, возникают вопросы.

Вы можете сразу перейти в раздел причины неверного толкования, и станет понятно, откуда «растут» подобные вопросы!

Флешка, действительно, запоминающее устройство! В корпусе флешки есть микросхема флеш-памяти.

Но флешка, как и жёсткий диск, совмещает в одном корпусе информационный носитель (микросхема памяти) и устройство чтения/записи данных (контроллер, фактически маленький компьютер, с программой чтения/записи, расположенной в его ПЗУ).

Если нужно сохранить результаты вычислений на флешке, мы должны вывести на нее данные из ОЗУ, то есть флешка выступает устройством вывода компьютера.

Бумагу из принтера мы вынимаем, чтобы использовать, а память из флешки мы не вынимаем, мы носим её вместе с флешкой. Но суть не меняется. Можно представить себе принтер, из которого бумага бы не вынималась. Её можно было бы просматривать через окошко. Тогда принтер мы таскали бы с собой, как флешку.

Все происходит аналогично работе принтера. Принтер — это устройство, которое позволяет сохранять информацию на бумаге. Но прежде чем информация будет отпечатана, она должна быть передана в принтер из компьютера. Принтер по отношению к компьютеру выступает устройством вывода, хотя он является и устройством сохранения информации на бумаге.

Флешка и принтер между собой принципиально не отличаются. Для компьютера — это устройства ввода/вывода. Хотя, конечно, они же являются и устройствами хранения информации. Процесс хранения не связан с компьютером, а процесс получения информации — связан.

Когда мы говорим о вводе/выводе по отношению к компьютеру, то имеем в виду обмен данными между внутренней памятью компьютера и другим информационным носителем: жёстким диском, оптическим диском, флеш-памятью, бумагой.

Работа с внешней памятью для компьютера — это операция ввода/вывода, которую он выполняет через контроллер внешнего запоминающего устройства.

Дисковод оптических дисков ещё более похож на принтер и сканер, чем флешка, ибо информационный носитель (диск) является сменным (как бумага в принтере и сканере).

Итак, итог.

Компьютер — это процессор и внутренняя память. Всё остальное, что к компьютеру подключается, является для него устройствами ввода/вывода, через которые течет информация в компьютер или из него.

Причина неверного толкования

Казалось бы всё просто! Однако вопросы возникают. Почему?

Причина в том, как изображается схема компьютера в школьных учебниках.

Вот как изображается классический вариант фон Неймана:

По этой схеме легко отнести принтер к устройству вывода, клавиатуру — к устройству ввода, а флешку, само собой, — к внешней памяти компьютера.

На этой схеме внешняя память никак не связана с устройствами ввода/вывода, а сами устройства ввода/вывода никак не связаны с внешней памятью: откуда же они вводят и куда выводят?

Получается, что для записи на диск, последний нужно просто положить на системный блок, и компьютер запишет информацию на диск при помощи волшебства.

В жизни так не получается, и внешняя память стыкуется с компьютером при помощи специального устройства (объединяющего электронную и, возможно, механические части), которое обеспечивает чтение и запись информации на информационный носитель. Было бы логично именно это устройство называть устройством ввода/вывода.

Таким устройством, например, явлется дисковод. Это устройство объединяет механическую часть и электронную, а сам диск является носителем информации, внешней памятью по отношению к компьютеру.

Когда внешняя память и устройство ввода/вывода собраны в одном корпусе, как флешка или винчестер, мы можем называть это объединение и внешней памятью, и устройством ввода/вывода, ибо верно и то и другое. Для того чтобы сохранить во внешней памяти информацию, её туда надо передать, а для этого необходимо выполнить операцию вывода информации из компьютера, а значит в момент передачи информации, устройство является устройством вывода. В момент чтения информации — это устройство ввода.

На схемe, показанной ниже, зелёные стрелки показывают движение информации, а красные — управляющие воздействия процессора:

Отметим, что у самого фон Неймана блока с «внешней памятью» в схеме не было (схема скопирована из Википедии):

Схему современного компьютера в школьных учебниках часто рисуют так:

Очевидно, что долговременная память, например, диск CD или бумага подключаются к общей шине только через устройство ввода/вывода. Поэтому правильная схема должна выглядеть так:

Таким образом, флешка для компьютера является устройством ввода/вывода, ибо компьютер работает с контроллером флешки. Контроллер выполняет операции чтения/записи на микросхему памяти флешки.

Ключові терміни:

клавиатура, мышь, периферийное устройство, устройств автоматизированного ввода информации, устройство ввода/вывода

12.2 Устройства ввода данных

Классификация устройств ввода информации приведена на рис.12.1.

Рисунок 12.1 – Схема классификации устройств ввода информации

12.2.1 Клавиатура

Клавиатура (keyboard) – традиционное устройство ввода данных в компьютер. Клавиатурами оснащенные как персональные компьютеры, так и терминалы мейнфреймов. Клавиатура современного компьютера содержит обычно 101 или 102 клавиши, разделенные на 4 блока:

  • алфавитно-цифровой блок – содержит клавиши латинской и национального алфавитов, а также клавиши цифр и специальных символов;
  • блок управляющих клавиш;
  • блок расширенной цифровой клавиатуры;
  • блок навигации.

12.2.2. Компьютерная мышь

Мышь – манипулятор, предназначенный для выбора и перемещения графических объектов по экрану монитора компьютера. Для этого используется указатель, перемещением которого по экрану управляет мышь. Мышь позволяет существенным образом сократить работу человека с клавиатурой при управлении курсором и введении команд. Особенно эффективно мышь используется при работе с графическими редакторами, издательскими системами, играми.

По принципу действия мыши делятся на:

  • механические;
  • оптико-механичные;
  • оптические.

12.2.3. Сенсорные экраны.

Сенсорные экраны (touch screens) предназначены для тех, кто не может пользоваться обычной клавиатурой. Пользователь может ввести символ или команду прикосновением пальца к определенной области экрана. В этих устройствах используются всего четыре базовых принципа – резистивный, емкостный, акустический и инфракрасный. Коротко рассмотрим каждый из них:

Резистивные сенсорные экраны Accutouch чудесно зарекомендовали себя в сфере обслуживания, в составе POS-терминалов, промышленности, медицине и транспорте. Экран реагирует на прикосновение пальцем, рукой в перчатке, ногтем или кредитной картой.

В этой конструкции экран представляет собой стеклянную или акриловую пластину, покрытую двумя токопроводящими слоями (рис.12.6). Слои разделены незаметными для глаза прокладками, которые предохраняет от столкновения сеть вертикальных и горизонтальных проводников. В момент нажатия слои контактируют и контроллер регистрирует электрический сигнал. Координаты нажатия определяются, исходя из того, на пересечении каких проводников было зарегистрировано влияние.

Погрешность определения координат может достигать 3 миллиметров. К недостаткам технологии можно отнести снижение на 75-80% мощности светового потока, излучаемого монитором. Но это компенсируется простотой устройства, низкой ценой и малой восприимчивостью к вредным внешним влияниям.

Рисунок 12.6 – Принцип действия резистивного сенсорного экрану

Емкостный сенсорный экран. До прикосновения экран имеет некоторый электрический заряд (рис. 12.7). Прикосновение пальца меняет картину заряда, «оттягивая» часть заряда к точке нажатия. Датчики экрана, расположенные по всем четверым углам, следят за потоком заряда в экране, определяя, таким образом, координаты «истока» электронов.

Рисунок 12.7 – Принцип действия емкостного сенсорного экрана

Акустический сенсорный экран. Такие экраны построены с использованием миниатюрных пьезоэлектрических излучателей звука, не слышимого человеком. Стекло такого экрана постоянно незаметно вибрирует под влиянием излучателей, усстановленных в трех углах экрана. Специальные отражатели особым образом распространяют акустическую волну по всей поверхности экрана. Прикосновение к экрану меняет картину распространения акустических колебаний, что и регистрируется датчиками (рис.12.8). По изменению характера колебаний можно вычислить координаты возмущений, внесенных нажатием на экран. Кроме этого, анализируя степень изменения колебаний, можно вычислить силу нажатия на экран. Это полезно при проектировании систем управления промышленным оборудованием, например, для плавного изменения скорости обращения двигателей и других параметров.

Рисунок 12.8 – Принцип действия акустического сенсорного экрана

Инфракрасные сенсорные экраны. Для определения точки прикосновения используются две линейки светодиодов, расположенные по вертикали и горизонтали, и две линейки фотодиодов, расположенные на противоположных сторонах экрана (рис.12.9).

Каждому светодиоду отвечает свой фотодиод. Работает такая оптическая пара таким способом. При подачи напряжения на светодиод он излучает невидимый для человека инфракрасный свет в пределах очень небольшого телесного угла, чтобы попасть на «свой» фотодиод и «не зацепить» соседние. Любое препятствие (например палец, который затрагивает экран), частично или полностью перекрывает световой луч, который и приводит к уменьшению или прекращению электрического тока через соответствующий фотодиод. Это изменение фиксируется микроконтроллером, позволяя вычислить координаты прикосновения с высокой точностью.

Инфракрасный сенсорный экран выполнен в виде рамки, которая не имеет никаких стекол или прозрачных пленок. Поэтому изменение яркости, контраста и цветопередачи изображения, а также появление дополнительных отблесков исключено, что является несомненным преимуществом экрана.

К недостаткам можно отнести невысокую надежность (небольшим срок службы), возможные перебои в работе при попадании прямого солнечного света, самая большая стоимость. Применяются ИК-экраны в образовательных учреждениях в качестве интерактивных панелей большого размера.

Рисунок 12.9 – Принцип действия инфракрасного экрана

12.2.4. Устройства автоматизированного ввода информации

Устройства автоматизированного ввода информации — устройства, которые считывают информацию из носителя, где она уже есть.

Основные виды устройств автоматизированного ввода информации – системы распознавания магнитных знаков, системы оптического распознавания символов, системы ввода информации на базе светового пера, сканеры, системы распознавания речи, сенсорные датчики и устройства видеозахвата.

Системы распознавания магнитных знаков (Magnetic Inc Character Recognition, MICR) используются в основном в банковской сфере. В нижней части обычного банковского чека находится код, нанесенный специальными магнитными чернилами. В коде содержится номер банка, номер расчетного счета и номер чека. Система считывает информацию, превращает ее в цифровую форму и передает в банк для обработки.

Системы оптического распознавания символов (Optical Character Recognition, OCR) превращают специальным чином нанесенную на носитель информацию в цифровую форму. Наиболее широко распространенные устройства этого типа – сканеры штрих-кодов (bar — code scanners), которые применяются в кассовых терминалах магазинов.

Ручные устройства распознавания информации, такие как перьевые планшеты, содержат плоский экран и световое перо, похоже на шариковую ручку. Перьевые планшеты превращают буквы и цифры, написанные пользователем на экране, в цифровую форму, и передают эти данные в компьютер для обработки.

Сканеры (scanners) превращают в цифровую форму графическую информацию (рисунки, чертежи и т.п.) и большие объемы текстовой информации. Для считывания данных в сканерах используются светочувствительные датчики разных типов типов.

Системы распознавания речи (voice inputdevices) превращают в цифровую форму произнесенные пользователем слова.

Сенсорные датчики (sensors) – это устройства для ввода в компьютер пространственной информации.

Устройства видеозахвата (video capture devices) представляют собой небольшие цифровые видеокамеры, соединенные с компьютером. Устройства видеозахват а применяются в основном в системах видеоконференций.

12.3 Устройства вывода информации

12.3.1. Мониторы

Мониторы (monitors) – наиболее популярные устройства отображения информации. Информация на монитор поступает из компьютера с помощью видеокарты, или из другого устройства, которое формирует видеосигнал.

Классификация мониторов по типу экрана ( по принципу действия):

  • ЭПТ – на основе электронно-лучевой трубки (CRT)
  • ЖК – жидкокристаллические мониторы (LCD)
  • Плазмовый – на основе плазмовой панели (PDP)
  • Проектор – видеопроектор и экран, размещенные отдельно или объединенные в одном корпусе ( как вариант — через зеркало или систему зеркал);
  • Oled-Монитор – на технологии OLED на основе использования органических диодов, которые вырабатывают свет
  • Виртуальный ретинальный монитор – технология устройств вывода, который формирует изображение непосредственно на сетчатке глаза.
  • Лазерный монитор – на основе использования лазерной панели.

Классификация мониторов по размерности отображения:

  • двухмерный (2D) – одно изображение для обоих глаз
  • трехмерный (3D) – для каждого глазу формируется отдельное изображение для получения эффекта объема.

К основным параметрам мониторов относятся такие, как:

  • Соотношение сторон экрана
  • Размер экрана
  • Разрешение
  • Глубина цвета
  • Размер зерна или пикселя
  • Частота обновления экрана
  • Угол обзора

12.3.2. Принтеры.

Принтеры (printers) выполняют печать информации на бумаге или пленке (результат, который получается при печати, называют твердой копией).

Принтеры бывают матричные (dot matrix), струйные (inkjet), лазерные (laser) и термографические (thermal transfer). К последним относятся сублимационные и твердочернильные.

Основные характеристики принтеров:

  • разрешение (print resolution);
  • поддержка цветной печати (color print).

Лазерный принтер работает по принципу ксерографической печати, только изображения формируется непосредственным сканированием фоточувствительных элементов принтера лучом лазера. Данный тип принтера позволяет получить изображение высокого качества, которое не боится влаги и стойкое к выцветанию. Лазерный принтер состоит из картриджа и непосредственно принтера.

Светодиодный принтер (LED printer) – параллельная области развития лазерных принтеров. Скорость работы светодиодных принтеров практически одинакова с лазерными. Весь процесс печати полностью аналогичный работе лазерного принтера.

Отличие состоит в способе засветки фотоцилиндра: в светодиодном принтере для этого применяют линейку светодиодов, которая расположена вдоль всего цилиндра.

Струйный принтер – такой тип принтера, в котором изображение на носителе формируется точечным образом. В качестве рабочего элемента используется редкий краситель. Отличается высокой достоверностью передачи полутонов. Чаще всего применяется в домашних условиях из-за простоты обслуживания и эксплуатации, относительно невысокой скорости и качества печати. Для формирования изображения используется специальная матрица, которая печатает жидкими красителями. Чернила наносятся на бумагу при прохождении через нее печатающей матрицы. Цветное изображение формируется сразу при одном проходе бумаги.

Сублимационный принтер печатает на плотных поверхностях, внося специальный краситель под поверхность бумаги. Его работа основана на сублимации – переходе вещества в газообразное состояние из твердого без жидкой фазы. Оптимальное использование принтера данного типа – печать изображений на CD и DVD дисках, пластиковых картах.

Матричный принтер – аппарат, который формирует изображение ударным образом из отдельных маленьких точек. Это старейший из до сих пор используемых типов принтеров. Выпускались и цветные принтеры, которые не получили широкого использования в связи с появлением более практических цветных струйных принтеров.

12.4 Другие устройства вывода информации

12.4.1. Плотер

Высококачественные графические документы могут быть созданы при использовании графопостроителей (plotters). Плоттеры оснащаются набором перьев, в который входят рапидографы для рисования линий разной толщины и разного цвета. Плоттеры медленнее принтеров, зато позволяют получать документы больших размеров – чертежи, карты, схемы.

Классификация плоттеров по типу конструкции:

  • Планшетный плоттер.
  • Барабанный плоттер.
  • Режущий плоттер.

12.4.2. 3 D-Принтер

3D-Принтер – это устройство для послойного создания трехмерных объектов на основе цифровой трехмерной модели. В качестве материала обычно используются несколько видов пластика, хотя в последнее время начинают появляться и другие материалы. Настольный 3D-Принтер выглядит как небольшой ящик с металлическими направляющими, по которым двигается рабочий элемент принтера: экструдер или лазер. Как правило, такие принтеры используются для создания разных прототипов, литейных форм и сложных деталей, которые обычным образом изготовить невозможно или крайне тяжело.

12.4.3. Системы синтеза человеческого голоса.

Системы синтеза человеческого голоса (voice output devices) используются в современном программном обеспечении в основном для поддержки людей с ослабленным слухом или зрением. Такая система способна проговаривать содержимое экрану, превращая текстовую информацию в человеческую речь.

Устройства ввода и вывода — устройства взаимодействия компьютера с внешним миром: с пользователями или другими компьютерами.

Устройства ввода позволяют вводить информацию в компьютер для дальнейшего хранения и обработки, а устройства вывода — получать информацию из компьютера.

Устройства ввода и вывода относятся к периферийным (дополнительным) устройствам.

Периферийные устройства — это все устройства компьютера, за исключением процессора и внутренней памяти.

Классификация периферийных устройств по месту расположения (относительного системного блока настольного компьютера или корпуса ноутбука):

  • внутренние — находятся внутри системного блока\корпуса ноутбука: жесткий диск (винчестер), встроенный дисковод (привод дисков);
  • внешние — подключаются к компьютеру через порты ввода-вывода: мышь, принтер и т.д.

По другому определению, периферийными устройствами называют устройства, не входящие в системный блок компьютера.

Устройства ввода и вывода разделяются на:

  • устройства ввода,
  • устройства вывода,
  • устройства ввода-вывода.

Устройства ввода данных

Классификация по типу вводимой информации:

  • устройства ввода текста: клавиатура;
  • устройства ввода графической информации:
    • сканер,
    • цифровые фото- и видеокамера,
    • веб камера — цифровая фото- или видеокамера маленького размера, которая делает фото или записывает видео в реальном времени для дальнейшей их передачи по сети Интернет;
    • графический планшет (дигитайзер) — для ввода чертежей, графиков и планов с помощью специального карандаша, которым водят по экрану планшета;
  • устройства ввода звука: микрофон;

Устройства-манипуляторы (преобразуют движение руки в управляющую информацию для компьютера):

  • несенсорные:
    • мышь,
    • трекбол — устройство в виде шарика, управляется вращением рукой;
    • трекпойнт (Pointing stick) — джойстик очень маленького размера (5 мм) с шершавой вершиной, который расположен между клавишами клавиатуры, управляется нажатием пальца;
    • игровые манипуляторы: джойстик, педаль, руль, танцевальная платформа, игровой пульт (геймпад, джойпад);
  • сенсорные:
    • тачпад (сенсорный коврик) — прямоугольная площадка с двумя кнопками, управляется движением пальца и нажатием на кнопки, используется в ноутбуках,
    • сенсорный экран — экран, который реагирует на прикосновение пальца или стилуса (палочка со специальным наконечником), используется в планшетных персональных компьютерах;
    • графический планшет (дигитайзер) — для ввода чертежей, схем и планов с помощью специального карандаша, которым водят по экрану планшета,
    • световое перо — устройство в виде ручки, ввод данных приконовением или проведением линий по экрану ЭЛТ-монитора (монитора на основе электронно-лучевой трубки). Сейчас световое перо не используется.

Устройства вывода данных

Классификация по типу выводимой информации:

  • устройства вывода графической и текстовой информации:
    • монитор — для вывода на дисплей (экран монитора),
    • проектор — для вывода на большой экран,
    • устройства для вывода на печать:
      • принтер — для вывода информации на бумагу, а также на поверхность дисков;
      • широкоформатный принтер («широкий» принтер) — для вывода на листах форматов: А0, А1, А2 и А3,
      • плоттер (графопостроитель) — для вывода векторных изображений (различных чертежей и схем) на бумаге, картоне, кальке;
      • каттер (режущий плоттер) — вырезает изображения из пленки, картона по заданному контуру;
  • устройства вывода (воспроизведения) звука :
    • наушники,
    • колонки и акустические системы (динамик, усилитель),
    • встроенный динамик (PC speaker; Beeper) — для подачи звукового сигнала в случае возникновения ошибки.

Устройства ввода-вывода:

  • жесткий диск (винчестер) (входящий в него дисковод) — для ввода-вывода информации на жесткие пластины жесткого диска;
  • флэшка (флешка или USB-флеш-накопитель) — для ввода-вывода информации на микросхему памяти флэшки
  • дисководод оптических дисков — для ввода-вывода информации на оптические диски,
  • дисководод гибких дисков — для ввода-вывода информации на дискеты,
  • стример — для ввода-вывода информации на картриджи (ленточные носители);
  • кардридер — для ввода-вывода информации на карту памяти;
  • многофункциональное устройство (МФУ) — копировальный аппарат с дополнительными функциями принтера (вывод данных) и сканера (ввод данных)
  • модем (телефонный) — для связи компьютеров через телефонную сеть;
  • сетевая плата (сетевая карта или сетвой адаптер) — для подключения персонального компьютера к сети и организации взаимодействия с другими устройствами сети (обмен информацией по сети).

Другие устройства компьютера рассмотрены в статье «Аппаратное обеспечение компьютера».

Добавить комментарий

Закрыть меню